Liukoisuuden laskeminen: 14 vaihetta (kuvien kanssa)

2024 Kirjoittaja: Jason Gerald | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-15 08:14

Kemiassa liukoisuutta käytetään kuvaamaan kiinteiden yhdisteiden ominaisuuksia, jotka sekoitetaan ja liuotetaan kokonaan nesteen kanssa jättämättä liukenemattomia hiukkasia. Vain ionisoidut (varautuneet) yhdisteet voivat liueta. Kätevyyden vuoksi voit yksinkertaisesti muistaa muutamia sääntöjä tai katsoa luetteloa nähdäksesi, pysyvätkö useimmat kiinteät yhdisteet kiinteinä, kun ne asetetaan veteen tai liukenevat suuria määriä. Itse asiassa jotkut molekyylit liukenevat, vaikka et näe muutosta. Jotta koe tapahtuisi tarkasti, sinun on tiedettävä, kuinka lasketaan liuennut määrä.

Vaihe

Tapa 1 /2: Pikasääntöjen käyttäminen

Vaihe 1. Tutki ionisia yhdisteitä

Normaalisti jokaisella atomilla on tietty määrä elektroneja. Joskus atomit kuitenkin saavat tai menettävät elektroneja. Tuloksena on a ioni joka on sähköisesti varautunut. Kun negatiivisesti varautunut ioni (jossa on yksi ylimääräinen elektroni) kohtaa positiivisesti varautuneen ionin (menettäen elektronin), kaksi ionia sitoutuvat yhteen magneetin positiivisten ja negatiivisten napojen kanssa muodostaen ionisen yhdisteen.

• Negatiivisesti varautuneita ioneja kutsutaan anioni, kun taas positiivisesti varautunutta ionia kutsutaan kationi.
• Normaalioloissa elektronien lukumäärä on yhtä suuri kuin atomien protonien lukumäärä, mikä kumoaa sen sähkövarauksen.

Vaihe 2. Ymmärrä liukoisuuden aihe

Vesimolekyylit (H.₂O) on epätavallinen rakenne, joka muistuttaa magneettia. Toisessa päässä on positiivinen varaus ja toisessa päässä negatiivinen varaus. Kun ioninen yhdiste laitetaan veteen, veden "magneetti" ympäröi sitä ja yrittää houkutella ja erottaa positiiviset ja negatiiviset ionit. Joidenkin ionisten yhdisteiden sidokset eivät ole kovin vahvoja. Tällainen yhdiste vesiliukoinen koska vesi erottaa ionit ja liuottaa ne. Joillakin muilla yhdisteillä on vahvemmat sidokset niin ei liukene veteen huolimatta vesimolekyylien ympäröimästä.

Monilla muilla yhdisteillä on sisäisiä sidoksia, jotka ovat yhtä vahvoja kuin voima, joka vetää puoleensa molekyylejä. Tällaisia yhdisteitä kutsutaan liukenee hieman veteen koska suuri osa yhdisteestä vetää puoleensa, mutta loput ovat edelleen sulaneet.

Vaihe 3. Opi liukoisuutta koskevat säännöt

Interatomiset vuorovaikutukset ovat melko monimutkaisia. Veteen liukenevia tai liukenemattomia yhdisteitä ei voida nähdä intuitiivisesti. Etsi yhdisteestä ensimmäinen ioni, jota etsit alla olevasta luettelosta sen käyttäytymisen määrittämiseksi. Tarkista seuraavaksi mahdolliset poikkeukset varmistaaksesi, että toisella ionilla ei ole epätavallisia vuorovaikutuksia.

• Voit esimerkiksi tarkistaa strontiumkloridin (SrCl₂), etsi Sr tai Cl alla olevista lihavoiduista vaiheista. Cl on "yleensä vesiliukoinen", joten tarkista seuraavasta poikkeusten varalta. Sr ei sisälly poikkeukseen, joten SrCl₂ varmasti liukenee veteen.
• Yleisimmät poikkeukset kustakin säännöstä on lueteltu alla. On muutamia muita poikkeuksia, mutta niitä ei todennäköisesti löydy laboratorio- tai kemialuokasta yleensä.

Vaihe 4. Yhdisteet voidaan liuottaa, jos ne sisältävät alkalimetalleja, mukaan lukien Li⁺, Na⁺, K.⁺, Rb⁺ja Cs⁺.

Nämä elementit tunnetaan myös ryhmän IA elementeinä: litium, natrium, kalium, rubidium ja cesium. Lähes kaikki yhdet, jotka sisältävät yhden näistä ioneista, ovat vesiliukoisia.

• Poikkeus:

  Li₃PO₄ veteen liukenematon.

Vaihe 5. EI Yhdisteet₃^-, C.₂H₃O₂^-, EI₂^-, ClO₃^-ja ClO₄^- liukenee veteen.

Nimet ovat vastaavasti nitraatti-, asetaatti-, nitriitti-, kloraatti- ja perkloraatti -ioneja. Huomaa, että asetaatti lyhennetään usein OAC: ksi.

• Poikkeus:

  Ag (OAc) (hopeasetaatti) ja Hg (OAc)₂ (elohopea -asetaatti) ei liukene veteen.

• AgNO₂^- ja KClO₄^- vain "vähän liukenee veteen".

Vaihe 6. Cl -yhdisteet^-, Br^-, ja minä^- yleensä liukenee hieman veteen.

Kloridi-, bromidi- ja jodidi-ionit muodostavat aina vesiliukoisia yhdisteitä, joita kutsutaan halogenidisuoloiksi.

• Poikkeus:

  Jos jokin näistä ioneista sitoo hopeaionin Ag⁺, elohopea Hg₂²⁺tai johtaa Pb²⁺, tuloksena oleva yhdiste on veteen liukenematon. Sama koskee harvinaisempaa yhdistettä, nimittäin Cu⁺ ja tallium Tl⁺.

Vaihe 7. Yhdisteet, jotka sisältävät SO: ta₄^2- liukenee yleensä veteen.

Sulfaatti-ioni muodostaa yleensä vesiliukoisia yhdisteitä, mutta on joitain poikkeuksia.

• Poikkeus:

  Sulfaatti -ioni muodostaa veteen liukenemattomia yhdisteitä seuraavien kanssa: strontium Sr²⁺, barium Ba²⁺, johtaa Pb²⁺, hopea Ag⁺, kalsium Ca²⁺, radium Ra²⁺ja piimahopea Ag₂²⁺. Huomaa, että hopeasulfaatti ja kalsiumsulfaatti ovat riittävän liukoisia, joten jotkut kutsuvat niitä hieman vesiliukoisiksi.

Vaihe 8. Yhdisteet, jotka sisältävät OH: ta^- tai S.^2- veteen liukenematon.

Yllä olevat ionit on nimetty hydroksidiksi ja sulfidiksi.

• Poikkeus:

  Muista alkalimetallit (ryhmät I-A) ja kuinka helposti näiden ryhmien elementtien ionit muodostavat vesiliukoisia yhdisteitä? Li⁺, Na⁺, K.⁺, Rb⁺ja Cs⁺ muodostaa vesiliukoisia yhdisteitä hydroksidi- tai sulfidi-ionien kanssa. Lisäksi hydroksidit muodostavat myös vesiliukoisia suoloja maa-alkali-ionien kanssa (ryhmä II-A): kalsium Ca²⁺, strontium Sr²⁺ja barium Ba²⁺. Huomaa, että hydroksideista ja maa -alkalimaista valmistetuissa yhdisteissä on edelleen tarpeeksi molekyylejä, jotka ovat toisiinsa sitoutuneita, joten niitä kutsutaan joskus "heikosti veteen liukeneviksi".

Vaihe 9. Yhdisteet, jotka sisältävät CO: ta₃^2- tai PO₄^3- veteen liukenematon.

Vielä yksi karbonaatti- ja fosfaatti -ionien tarkistus. Sinun pitäisi jo tietää, mitä tapahtuu ionien yhdisteelle.

• Poikkeus:

  Nämä ionit muodostavat vesiliukoisia yhdisteitä alkalimetallien, nimittäin Li: n, kanssa⁺, Na⁺, K.⁺, Rb⁺ja Cs⁺, kuten ammonium NH₄⁺.

Menetelmä 2/2: Liukoisuuden laskeminen K: n kautta_sp

Vaihe 1. Etsi tuotteen K liukoisuusvakio_sp.

Jokaisella yhdisteellä on eri vakio, sinun on etsittävä se oppikirjasi taulukosta tai verkossa. Koska arvot määritetään kokeellisesti, eri taulukot voivat näyttää erilaisia vakioita. On erittäin suositeltavaa käyttää oppikirjan taulukoita, jos niitä on. Ellei toisin mainita, useimmissa taulukoissa oletetaan, että lämpötila on 25ºC.

Jos esimerkiksi liuotettu on lyijyjodidi PbI₂, kirjoita tuotteen liukoisuusvakio. Kun viitataan taulukkoon osoitteessa bilbo.chm.uri.edu, käytä vakio 7, 1 × 10^–9.

Vaihe 2. Kirjoita kemiallinen yhtälö ylös

Määritä ensin prosessi, jolla yhdiste erottuu ioneiksi liuennut. Kirjoita sitten kemiallinen yhtälö K: lla_sp toisella puolella ja muodostavat ionit toisella puolella.

• Esimerkiksi PbI -molekyyli₂ jakautuu Pb -ioneiksi²⁺, Minä^-ja I. ionit^-. (Sinun tarvitsee vain tietää tai etsiä varausta yhdestä ionista, koska yhdisteellä on kokonaisuudessaan neutraali varaus.)
• Kirjoita yhtälö 7, 1 × 10^–9 = [Pb²⁺] [Minä^-]²

Vaihe 3. Muuta yhtälö käyttääksesi muuttujaa

Kirjoita yhtälö uudelleen yksinkertaiseksi algebralliseksi tehtäväksi käyttämällä tietoa molekyylien ja ionien määrästä. Tässä yhtälössä x on liukoisten yhdisteiden lukumäärä. Kirjoita muuttujat, jotka edustavat kunkin ionin määrää x -muodossa.

• Tässä esimerkissä yhtälö kirjoitetaan uudelleen muotoon 7, 1 × 10^–9 = [Pb²⁺] [Minä^-]²
• Koska on olemassa yksi lyijyioni (Pb²⁺) yhdisteessä liuenneen yhdisteen molekyylien määrä on yhtä suuri kuin vapaiden lyijyionien määrä. Nyt voimme kirjoittaa [Pb²⁺] x: ää vastaan.
• Koska jodi -ioneja on kaksi (I^-) jokaiselle lyijyionille jodiatomien lukumäärä voidaan kirjoittaa 2x.
• Nyt yhtälö on 7, 1 × 10^–9 = (x) (2x)²

Vaihe 4. Ota huomioon muut normaalisti läsnä olevat ionit, jos mahdollista

Ohita tämä vaihe, jos yhdiste liuotetaan puhtaaseen veteen. Kun yhdiste liuotetaan liuokseen, joka sisältää jo yhden tai useamman ainesosan ("tavalliset ionit"), sen liukoisuus kasvaa merkittävästi. Yleinen ionivaikutus näkyy parhaiten yhdisteissä, jotka ovat suurelta osin veteen liukenemattomia. Tässä tapauksessa voidaan olettaa, että suurin osa tasapainossa olevista ioneista tulee liuoksessa jo olevista ioneista. Kirjoita reaktion yhtälö uudelleen sisältämään liuoksessa jo olevan ionin tunnettu molaarinen pitoisuus (moolia litraa tai M) korvaamalla siten ionille käytetyn x -arvon.

Esimerkiksi jos lyijyjodidiyhdiste liuotetaan liuokseen, joka sisältää 0,2 M lyijykloridia (PbCl₂), sitten yhtälö on 7, 1 × 10^–9 = (0, 2M+x) (2x)². Sitten, koska 0,2 M on keskittyneempi pitoisuus kuin x, yhtälö voidaan kirjoittaa uudelleen 7,1 × 10: ksi^–9 = (0, 2M) (2x)².

Vaihe 5. Ratkaise yhtälö

Ratkaise x selvittääksesi kuinka liukoinen yhdiste on veteen. Koska liukoisuusvakio on jo määritetty, vastaus on liuenneen yhdisteen moolimäärä litrassa vettä. Saatat tarvita laskimen lopullisen vastauksen laskemiseen.

• Seuraava vastaus koskee liukoisuutta puhtaaseen veteen ilman tavallisia ioneja.
• 7, 1×10^–9 = (x) (2x)²
• 7, 1×10^–9 = (x) (4x²)
• 7, 1×10^–9 = 4x³
• (7, 1×10^–9) 4 = x³
• x = ((7, 1 × 10^–9) ÷ 4)
• x = 1, 2 x 10^-3 moolia litrassa liukenee. Tämä määrä on niin pieni, että se on olennaisesti veteen liukenematon.