Einführung in die Chemie

Begriffe

• literEine nicht-SI-metrische Systemeinheit mit einem Volumen von 1 Kubikdezimeter (dm3), 1.000 Kubikzentimeter ( cm3) oder 1 / 1.000 Kubikmeter (m3)
• molare Löslichkeit Die Anzahl der Mol einer Substanz (des gelösten Stoffes), die disso sein kann pro Liter Lösung, bevor die Lösung gesättigt wird.
• gesättigt Enthält den gesamten gelösten Stoff, der normalerweise bei einer bestimmten Temperatur gelöst werden kann.
• gesättigte LösungEine, in der sich das Lösungsmittel nicht mehr lösen kann ein spezifischer gelöster Stoff bei einer bestimmten Temperatur.

Molare Löslichkeit

Das Löslichkeitsprodukt (Ksp) einer Substanz ist das Verhältnis der Konzentrationen im Gleichgewicht. Die molare Löslichkeit, die in direktem Zusammenhang mit dem Löslichkeitsprodukt steht, ist die Anzahl der Mol des gelösten Stoffes, die pro Liter Lösung gelöst werden können, bevor die Lösung gesättigt wird. Sobald eine Lösung gesättigt ist, fällt jeder zusätzliche gelöste Stoff aus der Lösung aus. Die Einheiten sind Molarität (M) oder Mol Liter-1 (Mol / L).

Berechnung der molaren Löslichkeit

Die Beziehung zwischen der molaren Löslichkeit und dem Löslichkeitsprodukt bedeutet, dass man kann verwendet werden, um den anderen zu finden.

Beispiel 1:

Der Ksp für AgI beträgt 8,5 × 10 –17 bei 25 ° C. Was ist die molare Löslichkeit? (Sei s = die Löslichkeit der Verbindung in Wasser, normalerweise definiert als x in einer ICE-Tabelle.)

Lösung:

Die ausgeglichene Gleichung für die Reaktion lautet:

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

Die Formel für Ksp lautet:

Ksp =

Ksp = s2 = 8,5 × 10–17

wobei s die Konzentration jedes Ions im Gleichgewicht ist. Lösen Sie nun nach s:

s2 = 8,5 x 10-17

s = \ sqrt {8,5 \ mal 10 ^ {- 17}}

s = 9,0 · 10 & supmin; & sup9; mol / l Die molare Löslichkeit von AgI beträgt 9,0 · 10 & supmin; & sup9; mol / l. Beispiel 2: Die Löslichkeit Produkte für Cadmiumcarbonat (CdCO3) und Silbercarbonat (Ag2CO3) sind nahezu identisch. Vergleichen Sie ihre molaren Löslichkeiten in Wasser bei 25 ° C.

Lösung:

Für 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

Für Silbercarbonat ist der Ausdruck leicht unterschiedlich. Da jedes Mol Salz zwei Mol Ag + -Ionen erzeugt, beträgt der Wert von Ag + 2s:

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

ksp = 2

(2s) 2s = 8,2 × 10-12

4s3 = 8,2 × 10-12

s = 1,3 × 10-4 mol / l Obwohl Cadmiumcarbonat und Silbercarbonat nahezu die gleichen Löslichkeitsprodukte aufweisen, unterscheiden sich ihre Löslichkeiten in mol / l um den Faktor 100. Die Löslichkeit von Silbercarbonat ist empfindlich gegenüber dem Quadrat von die Metallionenkonzentration, da zwei Silberionen pro Carbonation notwendig sind, um den festen Kristall aufzubauen. Daher ist die Form des Ausdrucks des Löslichkeitsprodukts unterschiedlich.

Relative Löslichkeit

Wenn Verbindungen unterschiedliche Löslichkeiten oder relative Löslichkeiten aufweisen, können sie getrennt werden. Zum Beispiel nehmen Wissenschaftler bei der Extraktion etwas, das in einer Flüssigkeit gelöst ist, und zwingen es, sich in einer anderen Flüssigkeit aufzulösen. Koffein muss aus Kaffeebohnen extrahiert werden, um in Getränken wie Soda verwendet zu werden. Typischerweise wird das Koffein in Kohlendioxid gelöst, das auf über 300 K erhitzt und auf 73 atm unter Druck gesetzt wurde, wodurch es flüssig wird. Dann wird die Temperatur gesenkt (die Löslichkeit des Koffeins in Kohlendioxid wird verringert) und Wasser wird zugegeben. Das System darf das Gleichgewicht erreichen. Da Koffein in Wasser löslicher ist als in Kohlendioxid, geht der größte Teil davon ins Wasser.

Eine als Papierchromatographie bezeichnete Technik nutzt auch die relativen Löslichkeiten von Verbindungen aus. Bei der Papierchromatographie wird eine kleine Menge der Mischung ungefähr 1 cm vom Rand entfernt auf das Papier gegeben. Dann wird das Papier in einer kleinen Menge des Lösungsmittels in einem geschlossenen Behälter suspendiert. Wenn das Lösungsmittel auf dem Papier aufsteigt, trennen sich die Komponenten in der Mischung aufgrund der relativen Löslichkeit. Wenn sich das Lösungsmittel der Oberseite nähert, wird eine Markierung angebracht, um den Füllstand aufzuzeichnen, und das Papier wird entfernt und getrocknet.Einige Komponenten sind farbig und können mit bloßem Auge gesehen werden, andere müssen jedoch mit einer UV-Lampe gefärbt oder bestrahlt werden. Der gelöste Stoff bewegt sich immer im gleichen Bruchteil der Entfernung des Lösungsmittels, solange die Temperatur konstant gehalten wird. Die Entfernung, die der gelöste Stoff in einem bestimmten Lösungsmittel zurücklegt, kann zur Identifizierung der Verbindung verwendet werden.