Inhoud
- Formuleer oplosbaarheidsreactie
- Formuleer Ksp-vergelijking
- Vervangen en oplossen
- Bepaal het opgeloste bedrag
In de chemie hebben sommige ionische vaste stoffen een lage oplosbaarheid in water. Een deel van de stof lost op en er blijft een brok vast materiaal achter. Om precies te berekenen hoeveel oplost, gebruikt u Ksp, de constante van het oplosbaarheidsproduct, samen met een uitdrukking afgeleid van de oplosbaarheidsevenwichtsreactie voor de stof.
Formuleer oplosbaarheidsreactie
Noteer de evenwichtige oplosbaarheidsreactie voor de stof waarin u geïnteresseerd bent. Dit is de vergelijking die beschrijft wat er gebeurt als de vaste en opgeloste delen een evenwicht bereiken. Om een voorbeeld te nemen, leid fluoride, PbF2, lost op in lood- en fluoride-ionen in een omkeerbare reactie:
PBF2 ⇌ Pb2+ + 2F-
Merk op dat de positieve en negatieve kosten aan beide kanten in evenwicht moeten zijn. Merk ook op dat, hoewel lood een +2 ionisatie heeft, fluoride -1 heeft. Om de ladingen in evenwicht te brengen en rekening te houden met het aantal atomen voor elk element, vermenigvuldigt u het fluoride aan de rechterkant met de coëfficiënt 2.
Formuleer Ksp-vergelijking
Zoek de oplosbaarheidsproductconstante op voor de stof waarin u geïnteresseerd bent. Chemieboeken en websites hebben tabellen met ionische vaste stoffen en hun overeenkomstige oplosbaarheidsproductconstanten. Om het voorbeeld van loodfluoride te volgen, de Ksp is 3,7 x 10-8. Dit cijfer staat aan de linkerkant van de Ksp vergelijking. Aan de rechterkant breek je elk ion tussen vierkante haakjes. Merk op dat een polyatomisch ion zijn eigen haakjes zou krijgen, je scheidt het niet in afzonderlijke elementen. Voor de ionen met coëfficiënten wordt de coëfficiënt een macht, zoals in de volgende uitdrukking:
Ksp= 3,7 x 10-8 = 2
Vervangen en oplossen
De bovenstaande uitdrukking stelt de oplosbaarheidsproductconstante Ksp gelijk aan de twee opgeloste ionen maar geeft nog niet de concentratie. Om de concentratie te vinden, vervangt u X voor elk ion als volgt:
Ksp= 3,7 x 10-8 = (X) (X)2
Dit behandelt elk ion als verschillend, beide hebben een concentratiemolariteit en het product van die molariteiten is gelijk aan Ksp, de oplosbaarheidsproductconstante. Het tweede ion (F) is echter anders. Het heeft een coëfficiënt van 2, wat betekent dat elk fluoride-ion afzonderlijk telt. Om dit na de vervanging door X te verklaren, plaatst u de coëfficiënt tussen haakjes:
Ksp= 3,7 x 10-8 = (X) (2X)2
Los nu X op:
3,7 x 10-8 = (X) (4X2)
3,7 x 10-8 = 4X3
X = .0021 M
Dit is de oplossingsconcentratie in mol per liter.
Bepaal het opgeloste bedrag
Om de hoeveelheid opgeloste stof te vinden, vermenigvuldigt u met liter water en vermenigvuldigt u met de molaire massa. Als uw stof bijvoorbeeld is opgelost in 500 ml water, is 0,0021 mol per liter maal 0,5 liter gelijk aan 0,00105 mol. Uit het periodiek systeem is de gemiddelde atoommassa van lood 207,2 en fluor 19,00. Omdat het loodfluoridemolecuul 2 fluoratomen heeft, vermenigvuldigt u de massa met 2 om 38,00 te krijgen. De totale molaire massa van loodfluoride is dan 245,20 gram per mol. Omdat uw oplossing 0,0021 mol opgeloste stof bevat, geeft 0,0021 mol maal 245,20 gram per mol 0,515 gram opgeloste lood- en fluoride-ionen.