În chimie, solubilitatea este utilizată pentru a descrie proprietățile compușilor solizi care sunt amestecați și dizolvați complet cu un lichid fără a lăsa particule insolubile. Numai compușii ionizați (încărcați) se pot dizolva. Pentru comoditate, puteți să memorați câteva reguli sau să consultați o listă pentru a vedea dacă majoritatea compușilor solizi vor rămâne solizi atunci când sunt introduși în apă sau se vor dizolva în cantități mari. De fapt, unele molecule se vor dizolva chiar dacă nu puteți vedea schimbarea. Pentru ca experimentul să se desfășoare cu precizie, trebuie să știi cum să calculezi cantitatea dizolvată.
Etapa
Metoda 1 din 2: Utilizarea regulilor rapide
Pasul 1. Studiați compușii ionici
În mod normal, fiecare atom are un anumit număr de electroni. Cu toate acestea, uneori atomii câștigă sau pierd electroni. Rezultatul este un ion care este încărcat electric. Când un ion încărcat negativ (având un electron în plus) întâlnește un ion încărcat pozitiv (pierzând un electron), cei doi ioni se leagă împreună ca polii pozitivi și negativi ai unui magnet, producând un compus ionic.
- Ionii încărcați negativ sunt numiți anion, în timp ce ionul încărcat pozitiv este numit cation.
- În circumstanțe normale, numărul de electroni este egal cu numărul de protoni dintr-un atom, negând astfel sarcina sa electrică.
Pasul 2. Înțelegeți tema solubilității
Molecule de apă (H2O) are o structură neobișnuită asemănătoare unui magnet. Un capăt are o încărcare pozitivă, în timp ce celălalt capăt este încărcat negativ. Când un compus ionic este plasat în apă, „magnetul” apei îl va înconjura și va încerca să atragă și să separe ionii pozitivi și negativi. Legăturile din unii compuși ionici nu sunt foarte puternice. Un astfel de compus solubil în apă deoarece apa va separa ionii și îi va dizolva. Unii alți compuși au legături mai puternice, astfel încât nu este solubil în apă în ciuda faptului că este înconjurat de molecule de apă.
Diversi alți compuși au legături interne care sunt la fel de puternice pe cât forța apei atrage moleculele. Astfel de compuși sunt numiți ușor solubil în apă deoarece o mare parte din compus este atrasă de apă, dar restul este încă fuzionat.
Pasul 3. Aflați regulile despre solubilitate
Interacțiunile interatomice sunt destul de complexe. Compușii care sunt solubili sau insolubili în apă nu pot fi pur și simplu văzuți intuitiv. Găsiți primul ion din compus de căutat în lista de mai jos pentru a determina comportamentul acestuia. Apoi, verificați dacă există excepții pentru a vă asigura că al doilea ion nu are interacțiuni neobișnuite.
- De exemplu, pentru a verifica clorura de stronțiu (SrCl2), căutați Sr sau Cl în pașii cu caractere aldine de mai jos. Cl este „de obicei solubil în apă”, așa că verificați următorul pentru excepții. Sr nu este inclus în excepție, astfel încât SrCl2 categoric solubil în apă.
- Cele mai frecvente excepții de la fiecare regulă sunt enumerate mai jos. Există câteva alte excepții, dar probabil că nu vor fi găsite la un laborator sau la o oră de chimie în general.
Pasul 4. Compușii pot fi dizolvați dacă conțin metale alcaline, inclusiv Li+, N / A+, K+, Rb+și Cs+.
Aceste elemente sunt, de asemenea, cunoscute ca elemente din grupul IA: litiu, sodiu, potasiu, rubidiu și cesiu. Aproape toți compușii care conțin unul dintre acești ioni sunt solubili în apă.
-
Excepție:
Li3PO4 insolubil în apă.
Pasul 5. NU. Compuși3-, C2H3O2-, NU2-, ClO3-, și ClO4- solubil în apă.
Denumirile sunt respectiv ioni de azotat, acetat, nitrit, clorat și perclorat. Rețineți că acetatul este adesea scurtat la OAC.
-
Excepție:
Ag (OAc) (acetat de argint) și Hg (OAc)2 (acetat de mercur) este insolubil în apă.
- AgNO2- și KClO4- doar „puțin solubil în apă”.
Pasul 6. Cl. Compuși-, Fr-, și eu- de obicei ușor solubil în apă.
Ionii clorură, bromură și iodură formează întotdeauna compuși solubili în apă numiți săruri de halogenură.
-
Excepție:
Dacă unul dintre acești ioni leagă ionul de argint Ag+, mercur Hg22+, sau plumb Pb2+, compusul rezultat este insolubil în apă. Același lucru este valabil și pentru compusul mai puțin comun, și anume perechea Cu+ și taliu Tl+.
Pasul 7. Compuși care conțin SO42- în general solubil în apă.
Ionul sulfat formează de obicei compuși solubili în apă, dar există unele excepții.
-
Excepție:
Ionul sulfat formează compuși insolubili în apă cu: stronțiu Sr2+, bariu Ba2+, conduce Pb2+, argintiu Ag+, calciu Ca2+, radiu Ra2+, și argintul diatomic Ag22+. Rețineți că sulfatul de argint și sulfatul de calciu sunt suficient de solubili încât unii le numesc puțin solubili în apă.
Pasul 8. Compuși care conțin OH- sau S2- insolubil în apă.
Ionii de mai sus se numesc hidroxid și sulfură.
-
Excepție:
Vă amintiți despre metalele alcaline (grupurile I-A) și cât de ușor ionii din elementele din aceste grupuri formează compuși solubili în apă? Li+, N / A+, K+, Rb+și Cs+ vor forma compuși solubili în apă cu ioni hidroxid sau sulf. În plus, hidroxizii formează și săruri solubile în apă cu ioni alcalino-pământoși (grupa II-A): calciu Ca2+, stronțiu Sr.2+, și bariu Ba2+. Rețineți că compușii produși din hidroxizi și pământuri alcaline au încă suficiente molecule legate între ele încât uneori să fie numite „ușor solubile în apă”.
Pasul 9. Compuși care conțin CO32- sau PO43- insolubil în apă.
Încă o verificare a ionilor de carbonat și fosfat. Ar trebui să știți deja ce se va întâmpla cu compusul ionilor.
-
Excepție:
Acești ioni formează compuși solubili în apă cu metale alcaline, și anume Li+, N / A+, K+, Rb+și Cs+, ca și NH de amoniu4+.
Metoda 2 din 2: Calcularea solubilității prin Ksp
Pasul 1. Găsiți constanta de solubilitate a produsului Ksp.
Fiecare compus are o constantă diferită, va trebui să îl căutați într-un tabel din manual sau online. Deoarece valorile sunt determinate experimental, diferite tabele pot afișa constante diferite. Este foarte recomandat să utilizați tabelele din manual dacă le aveți. Dacă nu se specifică altfel, majoritatea tabelelor presupun că temperatura este de 25 ° C.
De exemplu, dacă ceea ce este dizolvat este iodura de plumb PbI2, scrieți constanta de solubilitate a produsului. Când vă referiți la tabelul de la bilbo.chm.uri.edu, utilizați constanta 7, 1 × 10–9.
Pasul 2. Notați ecuația chimică
Mai întâi, determinați procesul prin care compusul se separă în ioni atunci când este dizolvat. Apoi, scrieți ecuația chimică cu Ksp pe de o parte și ionii constitutivi pe de altă parte.
- De exemplu, o moleculă de PbI2 împărțit în ioni Pb2+, Eu-, și eu. ioni-. (Trebuie doar să cunoașteți sau să căutați sarcina pe un ion, deoarece compusul ca întreg are o sarcină neutră.)
- Scrieți ecuația 7, 1 × 10–9 = [Pb2+] [Eu-]2
Pasul 3. Schimbați ecuația pentru a utiliza o variabilă
Rescrieți ecuația ca o problemă algebrică simplă folosind cunoașterea numărului de molecule și ioni. În această ecuație x este numărul de compuși solubili. Rescrieți variabilele care reprezintă numărul fiecărui ion sub formă de x.
- În acest exemplu, ecuația este rescrisă ca 7, 1 × 10–9 = [Pb2+] [Eu-]2
- Deoarece există un ion de plumb (Pb2+) în compus, numărul de molecule ale compusului dizolvat este egal cu numărul de ioni de plumb liberi. Acum putem scrie [Pb2+] împotriva x.
- Deoarece există doi ioni de iod (I-) pentru fiecare ion de plumb, numărul atomilor de iod poate fi scris ca 2x.
- Acum ecuația este 7, 1 × 10–9 = (x) (2x)2
Pasul 4. Luați în calcul alți ioni prezenți în mod normal, dacă este posibil
Treceți peste acest pas dacă compusul este dizolvat în apă pură. Când un compus este dizolvat într-o soluție care conține deja unul sau mai mulți dintre ionii constitutivi („ioni comuni”), solubilitatea acestuia va crește semnificativ. Efectul ionic general se observă cel mai bine la compușii care sunt în mare parte insolubili în apă. În acest caz, se poate presupune că majoritatea ionilor la echilibru provin din ioni deja prezenți în soluție. Rescrieți ecuația pentru reacție pentru a include concentrația molară cunoscută (moli pe litru sau M) a ionului deja prezent în soluție, înlocuind astfel valoarea lui x utilizată pentru ion.
De exemplu, dacă compusul iodurat de plumb este dizolvat într-o soluție conținând 0,2 M clorură de plumb (PbCl2) atunci ecuația va fi 7, 1 × 10–9 = (0, 2M + x) (2x)2. Apoi, deoarece 0,2 M este o concentrație mai concentrată decât x, ecuația poate fi rescrisă ca 7,1 × 10–9 = (0, 2M) (2x)2.
Pasul 5. Rezolvați ecuația
Rezolvați x pentru a afla cât de solubil este compusul în apă. Deoarece constanta de solubilitate a fost deja stabilită, răspunsul este în termeni de numărul de moli de compus dizolvat pe litru de apă. Este posibil să aveți nevoie de un calculator pentru a calcula răspunsul final.
- Răspunsul următor este pentru solubilitate în apă pură, fără ionii comuni.
- 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 moli pe litru se vor dizolva. Această cantitate este atât de mică încât este esențial insolubilă în apă.
