Introduktion til kemi

Vilkår

• liter Et metrisk systemenhed, der ikke er SI, med et volumen svarende til 1 kubikdecimeter (dm3), 1.000 kubikcentimeter ( cm3) eller 1 / 1.000 kubikmeter (m3)
• molær opløselighed Antallet af mol af et stof (det opløste stof), der kan være disso lved pr. liter opløsning, inden opløsningen bliver mættet.
• mættet Indeholder alt det opløste stof, der normalt kan opløses ved en given temperatur.
• mættet opløsningEn, hvor opløsningsmidlet ikke kan opløse mere af en bestemt opløsningsmiddel ved en bestemt temperatur.

Molær opløselighed

Et stofs opløselighedsprodukt (Ksp) er forholdet mellem koncentrationer ved ligevægt. Molær opløselighed, som er direkte relateret til opløselighedsproduktet, er antallet af mol af det opløste stof, der kan opløses pr. Liter opløsning, inden opløsningen bliver mættet. Når en opløsning er mættet, udfældes eventuelt yderligere opløst stof ud af opløsningen. Enhederne er molaritet (M) eller mol liter-1 (mol / L).

Beregning af molopløselighed

Forholdet mellem molopløselighed og opløselighedsprodukt betyder, at man kan bruges til at finde den anden.

Eksempel 1:

Ksp for AgI er 8,5 x 10-17 ved 25 ° C. Hvad er molær opløselighed? (Lad s = opløseligheden af forbindelsen i vand, normalt defineret som x i en ICE-tabel.)

Løsning:

Den afbalancerede ligning for reaktionen er:

AgI (s) \ leftrightarrow Ag ^ + (aq) + I ^ – (aq)

Formlen for Ksp er:

Ksp =

Ksp = s2 = 8,5 x 10-17

hvor s er koncentrationen af hver ion ved ligevægt. Løs nu for s:

s2 = 8.5 x 10-17

s = \ sqrt {8.5 \ times 10 ^ {- 17}}

s = 9,0 x 10-9 mol / L

Den molære opløselighed af AgI er 9,0 x 10-9 mol / L.

Eksempel 2:

Opløseligheden produkter til cadmiumcarbonat (CdCO3) og sølvcarbonat (Ag2CO3) er næsten nøjagtigt de samme. Sammenlign deres molære opløseligheder i vand ved 25 ° C.

Løsning:

For cadmiumcarbonat:

CdCO_3 (s) \ leftrightarrow Cd ^ {2+} (aq) + CO_3 \ ^ {2+} (aq)

Ksp =

s2 = 5,2 x 10-12

s = 2,3 x 10- 6 mol / L

For sølvcarbonat er udtrykket lidt anderledes. Da hver mol salt producerer to mol Ag + -ioner, er værdien af Ag + 2s:

Ag_2CO_3 (s) \ leftrightarrow 2Ag ^ + (aq) + CO_3 ^ {2-} (aq)

Ksp = 2

(2s) 2s = 8,2 x 10-12

4s3 = 8,2 x 10-12

s = 1,3 x 10-4 mol / L

Selvom cadmiumcarbonat og sølvcarbonat har næsten de samme opløselighedsprodukter, varierer deres opløselighed i mol / L med en faktor på 100. Opløseligheden af sølvcarbonat er følsom over for kvadratet af metalionkoncentrationen, fordi to sølvioner pr. carbonation er nødvendige for at opbygge den faste krystal. Derfor er formen for ekspressionen af opløselighedsproduktet forskellig.

Relativ opløselighed

Hvis forbindelser har forskellige opløseligheder eller relative opløseligheder, kan de adskilles. For eksempel tager forskere i ekstraktionsprocessen noget opløst i en væske og tvinger det til at blive opløst i en anden væske. Koffein skal ekstraheres fra kaffebønner for at blive brugt i drikkevarer som sodavand. Typisk opløses koffeinet i kuldioxid, der er opvarmet til over 300 K og under tryk til 73 atm, hvilket gør det til en væske. Derefter sænkes temperaturen (sænker koffeinens opløselighed i kuldioxid), og der tilsættes vand. Systemet får lov til at nå ligevægt. Da koffein er mere opløseligt i vand, end det er i kuldioxid, går størstedelen af det i vandet.

En teknik kaldet papirkromatografi drager også fordel af forbindelsernes relative opløselighed. Ved papirkromatografi placeres en lille mængde af blandingen på papiret ca. 1 cm fra kanten. Derefter suspenderes papiret i en lille mængde af opløsningsmidlet i en lukket beholder. Når opløsningsmidlet hæver papiret, adskilles komponenterne i blandingen baseret på relativ opløselighed. Når opløsningsmidlet nærmer sig toppen, markeres der for at registrere niveauet, og papiret fjernes og tørres.Nogle komponenter er farvede og kan ses med det blotte øje, men nogle skal farves eller bestråles med en ultraviolet lampe. Opløsningsmidlet bevæger sig altid i den samme brøkdel af opløsningsmidlets afstand, så længe temperaturen holdes konstant. Den afstand, som det opløste stof bevæger sig i et bestemt opløsningsmiddel, kan bruges til at identificere forbindelsen.