14.11: Produkt rozpuszczalności (2023)

  1. Ostatnio zaktualizowany
  2. Zapisz jako plik PDF
  • Identyfikator strony
    49694
  • \( \ nowe polecenie {\ vecs} [1] {\ overset { \ scriptstyle \rightharpoonup} {\ mathbf {#1}}} \) \( \ nowe polecenie {\ vecd} [1] {\ overset {- \! - \!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash{#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{ span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart }{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\ norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm {span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\ mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{ \ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA} \unicode[.8,0]{x212B}}\)

    Wczęść poświęcona reakcjom strącania, widzieliśmy, że istnieją sole, które rozpuszczają się w wodzie tylko w bardzo ograniczonym stopniu. Na przykład, jeśli BaSO4kryształki wytrząsa się z wodą, tak mało się rozpuszcza, że ​​nie widać, żeby coś się wydarzyło, co widać na poniższym filmie. Niemniej jednak kilka Ba2+(woda) a więc42(woda) jony, które trafiają do roztworu, zwiększają przewodność wody, umożliwiając pomiar ich stężenia. Poniższy film pokazuje powstawanie siarczanu baru w reakcji strącania pomiędzy chlorkiem baru i siarczanem sodu. Zwróć uwagę na powstający biały osad, którym jest siarczan baru.

    Znajdujemy to przy 25°C

    \[[\text{Ba}^{2+}]=\text{0,97} \times \text{10}^{-5}\text{ mol L}^{-1} = [\text{SO} _{4}^{2-}]\etykieta{1} \]

    że opisalibyśmy rozpuszczalność BaSO4jako 0,97 × 10–5kret L–1w tej temperaturze. Stała sól i jej jony znajdują się w równowadze dynamicznej, dlatego możemy napisać równanie

    \[\text{BaSO}_{4} ({s}) \rightleftharpoons \text{Ba}^{2+} ({aq}) + \text{SO}_{4}^{2-} ({ aq})\etykieta{2} \]

    Podobnie jak w przypadku innych równowag dynamicznych, które omówiliśmy, konkretny Ba2+Jon czasami stanie się częścią kryształu, a innym razem znajdzie się w stanie uwodnionym i w roztworze.

    Ponieważ stężenie BaSO4ma stałą wartość, do której można ją włączyćKCdla równania \(\ref{2}\). Daje to specjalną stałą równowagi zwanąprodukt rozpuszczalnościKsp:

    \[K_{sp}= K_{c}[\text{BaSO}_{4}] = [\text{Ba}^{2+}][\text{SO}_{4}^{2-} ]\etykieta{3} \]

    Dla BaSO4,Kspmożna łatwo obliczyć na podstawie rozpuszczalności, podstawiając równanie \(\ref{1}\) do \(\ref{3}\):

    \[\begin{align}K_{sp} & = (\text{0.97} \times \text{10}^{-5}\text{ mol L}^{-1}) (\text{0.97} \ razy \text{10}^{-5}\text{ mol L}^{-1})\\ &= \text{0,94} \times \text{10}^{-10}\text{ mol}^ {2} \text{L}^{-2}\end{align} \nonumber \]

    W ogólnym przypadku związku jonowego o wzorze \(A_xB_y\) można zapisać równowagę

    \[\text{A}_{x}\text{B}_{y} ({s}) \rightleftharpoons {x}\text{A}^{m+} ({aq}) + {y}\text {A}^{n+} ({aq}) \nonumber \]

    Następnie powstaje produkt rozpuszczalności

    \[\text{K}_{sp} = [\text{A}^{m+}]^{x}[\text{B}^{n+}]^{y} \nonumber \]

    Produkty rozpuszczalności niektórych z bardziej powszechnych, trudno rozpuszczalnych związków podano w poniższej tabeli.

    Tabela \(\PageIndex{1}\) ​Stałe produktu rozpuszczalności dla niektórych związków nieorganicznych w temperaturze 25 °C1
    Substancja KS Substancja Ksp
    Związki aluminium Związki baru
    AlAsO4 1,6×10-16 Ba3(AsO4)2 8,0 × 10-15
    Al(OH)3amorficzny 1,3×10-33 Śledziona3 5,1 × 10-9
    AlPO4 6,3 × 10-19 BaC2O4 1,6×10-7
    Związki bizmutu BaCrO4 1,2 × 10-10
    BiAsO4 4,4×10-10 BaF2 1,0 × 10-6
    BiOCl2 7,0 × 10-9 Ba(OH)2 5 × 10-3
    Bi O (OH) 4 × 10-10 Ba3(PO4)2 3,4 × 10-23
    Bi(OH)3 4×10-31 BaSeO4 3,5 × 10-8
    Był3 8,1×10-19 szkło4 1,1 × 10-10
    BiPO4 1,3×10-23 szkło3 8 × 10-7
    Związki kadmu BaS2O3 1,6×10-5
    Płyta CD3(AsO4)2 2,2×10-33 Związki wapnia
    CDCO3 5,2×10-12 Ok3(AsO4)2 6,8×10-19
    CD (CN)2 1,0×10-8 CaCO3 2,8×10-9
    Płyta CD2[Fe(CN)6] 3,2 × 10-17 CaCrO4 7,1×10-4
    Cd(OH)2świeży 2,5×10-14 CaC2O4• H2O3 4 × 10-9
    Związki chromu CaF2 5,3×10-9
    Tępy4 7,7 × 10-21 Ca(OH)2 5,5×10-6
    Cr(OH)2 2 × 10-16 CaHPO4 1 × 10-7
    Cr(OH)3 6,3 × 10-31 Ok3(PO4)2 2,0 × 10-29
    CrPO4• 4H2Lub zielony 2,4 × 10-23 CaSeO4 8,1 × 10-4
    CrPO4• 4H2O fiolet 1,0 × 10-17 Sprawa4 9,1 × 10-6
    Związki kobaltu Sprawa3 6,8 × 10-8
    Współ3(AsO4)2 7,6 × 10-29 Związki miedzi
    Kokosowiec3 1,4×10-13 CuBr 5,3 × 10-9
    Co(OH)2świeży 1,6×10-15 CuCl 1,2 × 10-6
    Co(OH)3 1,6×10-44 CuCN 3,2 × 10-20
    CoHPO4 2 × 10-7 Który 1,1 × 10-12
    WSPÓŁ3(PO4)2 2 × 10-35 CuOH 1 × 10-14
    Związki złota CuSCN 4,8 × 10-15
    AuCl 2,0 × 10-13 Cu3(AsO4)2 7,6 × 10-36
    AuI 1,6×10-23 Kukułka3 1,4×10-10
    AuCl3 3,2 × 10-25 Cu2[Fe(CN)6] 1,3×10-16
    Au(OH)3 5,5 × 10-46 Cu(OH)2 2,2 × 10-20
    AuI3 1 × 10-46 Cu3(PO4)2 1,3×10-37
    Związki żelaza Związki ołowiu
    FeCO3 3,2 × 10-11 Pb3(AsO4)2 4,0 × 10-36
    Fe(OH)2 8,0 × 10-16 PbBr2 4,0 × 10-5
    FeC2O4• 2 godz2O3 3,2 × 10-7 PbCO3 7,4 × 10-14
    FeAsO4 5,7 × 10-21 PbCl2 1,6×10-5
    Fe4[Fe(CN)6]3 3,3 × 10-41 PbCrO4 2,8×10-13
    Fe(OH)3 4 × 10-38 PbF2 2,7 × 10-8
    FePO4 1,3×10-22 Pb(OH)2 1,2 × 10-15
    Związki magnezu PbI2 7,1 × 10-9
    Mg3(AsO4)2 2,1 × 10-20 PbC2O4 4,8 × 10-10
    MgCO3 3,5 × 10-8 PbHPO4 1,3×10-10
    MgCO3• 3H2O3 2,1 × 10-5 Pb3(PO4)2 8,0 × 10-43
    MgC2O4• 2 godz2O3 1 × 10-8 PbSeO4 1,4×10-7
    MgF2 6,5 × 10-9 PbSO4 1,6×10-8
    Mg(OH)2 1,8×10-11 Pb(SCN)2 2,0 × 10-5
    Mg3(PO4)2 10-23do 10-27 Związki manganu
    MgSeO3 1,3×10-5 Mn3(AsO4)2 1,9 × 10-29
    MgSO3 3,2 × 10-3 MnCO3 1,8×10-11
    MgNH4PO4 2,5 × 10-13 Mn2[Fe(CN)6] 8,0 × 10-13
    Związki rtęci Mn(OH)2 1,9 × 10-13
    Hg2br2 5,6 × 10-23 MnC2O4• 2 godz2O3 1,1 × 10-15
    Hg2WSPÓŁ3 8,9 × 10-17 Związki niklu
    Hg2(CN)2 5 × 10-40 W3(AsO4)2 3,1 × 10-26
    Hg2kl2 1,3×10-18 NiCO3 6,6 × 10-9
    Hg2CrO4 2,0 × 10-9 2Ni(CN)2→ Jest2++ Ni(CN)42 1,7 × 10-9
    Hg2(OH)2 2,0 × 10-24 W2[Fe(CN)6] 1,3×10-15
    Hg2l2 4,5×10-29 Ni(OH)2świeży 2,0 × 10-15
    Hg2WIĘC4 7,4 × 10-7 NiC2O4 4 × 10-10
    Hg2WIĘC3 1,0 × 10-27 W3(PO4)2 5 × 10-31
    Hg(OH)2 3,0 × 10-26 Związki srebra
    Związki strontu Ag3AsO4 1,0 × 10-22
    senior3(AsO4)2 8,1 × 10-19 AgBr 5,0 × 10-13
    SrCO3 1,1 × 10-10 Ag2WSPÓŁ3 8,1 × 10-12
    SrCrO4 2,2 × 10-5 AgCl 1,8×10-10
    SrC2O4• H2O3 1,6×10-7 Ag2CrO4 1,1 × 10-12
    senior3(PO4)2 4,0 × 10-28 AgCN 1,2 × 10-16
    SrSO3 4 × 10-8 Ag2Kr2O7 2,0 × 10-7
    SrSO4 3,2 × 10-7 Ag4[Fe(CN)6] 1,6×10-41
    Związki cyny AgOH 2,0 × 10-8
    Sn(OH)2 1,4×10-28 AgI 8,3 × 10-17
    Sn(OH)4 1 × 10-56 Ag3PO4 1,4×10-16
    Związki cynku Ag2WIĘC4 1,4×10-5
    Zn3(AsO4)2 1,3×10-28 Ag2WIĘC3 1,5×10-14
    ZnCO3 1,4×10-11 AgSCN 1,0 × 10-12
    Zn2[Fe(CN)6] 4,0 × 10-16
    Zn(OH)2 1,2 × 10-17
    Cynk2O4 2,7 × 10-8
    Zn3(PO4)2 9,0 × 10-33

    1. Zaczerpnięto z Patnaik, Pradyot, Dean’s Analytical Chemistry Handbook, wyd. 2, Nowy Jork: McGraw-Hill, 2004, Tabela 4.2 (opublikowana w Internecie przez Knovel,http://www.knovel.com).

    2. Zaczerpnięto z Meites, wyd. L., Handbook of Analytical Chemistry, wyd. 1, Nowy Jork: McGraw-Hill, 1963.

    3. Ponieważ [H2O] nie pojawia się w stałych równowagi dla równowagi w roztworze wodnym, nie pojawia się wKspwyrażenia dla uwodnionych ciał stałych.

    W tej tabeli nie wymieniono żadnych siarczków metali, ponieważ jon siarczkowy jest tak mocną zasadą, że nie ma zastosowania zwykłe równanie równowagi produktu rozpuszczalności. Zobacz Myers, R. J.Dziennik Edukacji Chemicznej, Tom. 63, 1986; s. 687-690.

    Przykład \(\PageIndex{1}\): Równowaga

    Gdy kryształy PbCl2wytrząsa się z wodą o temperaturze 25°C, stwierdza się, że 1,62 × 10–2mol PbCl2rozpuszcza się na decymetr sześcienny roztworu. Znajdź wartośćKspw tej temperaturze.

    Rozwiązanie

    Najpierw zapisujemy równanie równowagi:

    \[\text{PbCl}_{2}({s})\rightleftharpoons \text{Pb}^{2+}({aq}) = \text{2Cl}^{-}({aq}) \nonumber \]

    aby

    \[\text{K}_{sp}\text{PbCl}_{2} = [\text{Pb}^{2+}][\text{Cl}^{-}]^{2} \nonumber \]

    Od 1,62 × 10–2mol PbCl2rozpuszcza się na decymetr sześcienny, mamy

    \[[\text{Pb}^{2+}]=\text{1,62} \times \text{10}^{-2} \text{mol L}^{-1} \nonumber \]

    chwila

    \[[\text{Cl}^{-}]=\text{2} \times \text{1.62} \times \text{10}^{-2} \text{mol L}^{-1} \ brak numeru \]

    od 2 moli Cljony powstają na każdy mol PbCl2który się rozpuszcza. Zatem

    \[\begin{align}{K}_{sp}= (\text{1.62}\times \text{10}^{-2}\text{mol L}^{-1})(\text{2 } \times \text{ 1,62 } \times \text{ 10}^{-2} \text{mol L}^{-1})\text{ }^{2}\\\text{ } = \text{ 1,70 } \times \text{ 10}^{-5} \text{ mol}^{3} \text{L} ^{-3}\end{align} \nonumber \]

    Przykład \(\PageIndex{2}\): Rozpuszczalność

    Produkt rozpuszczalności chromianu srebra, Ag2CrO4, wynosi 1,0 × 10–12mol3L–3. Znajdź rozpuszczalność tej soli.

    Rozwiązanie

    Ponownie zaczynamy od napisania równania

    \[\text{Ag}_{2}\text{CrO } ({s}) \rightleftharpoons \text {2Ag}^{2+} ({aq}) + \text{CrO}_{4}^{ 2-} ({aq}) \nonumber \]

    z którego

    \[{K}_{sp}(\text{Ag}_{2}\text{CrO}_{4})= [\text{Ag}^{+}]^{2} [\text{CrO }_{4}^{2-}]= \text{1,0} \times \text{10}^{-12} \text{mol}^{3} \text{L}^{-3} \nonumber \]

    Niech będzie rozpuszczalnośćXkret L–1. Następnie

    \[[\text{CrO}_{4}^{2-}]= {x } \text{ mol } \text{L}^{-1} \nonumber \]

    I

    \[[\text{Ag}^{+}] = 2x \text{mol L}^{-1} \nonumber \]

    Zatem

    \[\begin{align}{K}_{sp}= (\text{2}{x} \text{ mol } \text{L}^{-1})^{2} {x} \text{ mol L}^{-1}\\\text{ }= (\text{2}{x})^{2} { x}\text{ mol}^{3} \text{ L}^{-3 } = \text{1,0} \times \text{10}^{-12}\text{ mol}^{3} \text{ L}^{-3} \, \end{align} \nonumber \]

    Lub

    \[4x^{3} = \text{1,0 x 10}^{-12} \nonumber \]

    I

    \[x^{\text{3}}=\frac{\text{1.0}}{\text{4}}\text{ }\times \text{ 10}^{12}=\text{2.5 }\ razy \text{ 10}^{-13}=\text{250 }\times \text{ 10}^{-15} \nonumber \]

    aby

    \[x=\sqrt[\text{3}]{\text{250}}\text{ }\times \text{ }\sqrt[\text{3}]{\text{10}^{-\text {15}}}=\text{6}\text{.30 }\times \text{ 10}^{-\text{5}} \nonumber \]

    Zatem rozpuszczalność wynosi 6,30 × 10–5kret L–1.

    References

    Top Articles
    Latest Posts
    Article information

    Author: Nathanial Hackett

    Last Updated: 09/19/2023

    Views: 6380

    Rating: 4.1 / 5 (72 voted)

    Reviews: 87% of readers found this page helpful

    Author information

    Name: Nathanial Hackett

    Birthday: 1997-10-09

    Address: Apt. 935 264 Abshire Canyon, South Nerissachester, NM 01800

    Phone: +9752624861224

    Job: Forward Technology Assistant

    Hobby: Listening to music, Shopping, Vacation, Baton twirling, Flower arranging, Blacksmithing, Do it yourself

    Introduction: My name is Nathanial Hackett, I am a lovely, curious, smiling, lively, thoughtful, courageous, lively person who loves writing and wants to share my knowledge and understanding with you.