Introduksjon til kjemi

Vilkår

• liter En metrisk systemenhet som ikke er SI, volum lik 1 kubikkdecimeter (dm3), 1000 kubikkcentimeter ( cm3) eller 1/1 000 kubikkmeter (m3)
• molær løselighet Antall mol av et stoff (det oppløste stoffet) som kan være disso lved per liter løsning før løsningen blir mettet.
• mettet Inneholder alt løsemidlet som normalt kan oppløses ved en gitt temperatur.
• mettet løsning En der løsningsmidlet ikke kan oppløses mer av en spesifikk løsemiddel ved en bestemt temperatur.

Molar Løselighet

Et stoffs løselighetsprodukt (Ksp) er forholdet mellom konsentrasjoner ved likevekt. Molar løselighet, som er direkte relatert til løselighetsproduktet, er antall mol av oppløst stoff som kan oppløses per liter løsning før løsningen blir mettet. Når en løsning er mettet, faller ytterligere løsemiddel ut av løsningen. Enhetene er molaritet (M) eller mol liter-1 (mol / L).

Beregning av molær løselighet

Forholdet mellom molar løselighet og løselighetsprodukt betyr at man kan brukes til å finne den andre.

Eksempel 1:

Ksp for AgI er 8,5 x 10-17 ved 25 ° C. Hva er molar løselighet? (La s = løseligheten av forbindelsen i vann, vanligvis definert som x i en ICE-tabell.)

Løsning:

Den balanserte ligningen for reaksjonen er:

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

Formelen for Ksp er:

Ksp =

Ksp = s2 = 8,5 x 10-17

hvor s er konsentrasjonen av hvert ion ved likevekt. Løs nå for s:

s2 = 8.5 x 10-17

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

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

Den molare løseligheten til AgI er 9,0 x 10-9 mol / L.

Eksempel 2:

Løseligheten produkter for kadmiumkarbonat (CdCO3) og sølvkarbonat (Ag2CO3) er nesten nøyaktig de samme. Sammenlign deres molære løseligheter i vann ved 25 ° C.

Løsning:

For kadmiumkarbonat:

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 sølvkarbonat er uttrykket litt annerledes. Siden hvert mol salt produserer to mol Ag + -ioner, er verdien av 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

Selv om kadmiumkarbonat og sølvkarbonat har nesten de samme oppløselighetsproduktene, varierer deres løseligheter i mol / L med en faktor på 100. Løseligheten til sølvkarbonat er følsom for metallionkonsentrasjonen fordi to sølvioner per karbonation er nødvendig for å bygge den faste krystall. Derfor er formen for løselighetsproduktuttrykket forskjellig.

Relativ løselighet

Hvis forbindelser har forskjellige løseligheter, eller relative løseligheter, kan de skilles fra hverandre. For eksempel, i ekstraksjonsprosessen, tar forskere noe oppløst i en væske og tvinger det til å bli oppløst i en annen væske. Koffein må ekstraheres fra kaffebønner for å kunne brukes i drikke som brus. Vanligvis er koffeinet oppløst i karbondioksid som er oppvarmet til over 300 K og satt under trykk til 73 atm, noe som gjør det til en væske. Deretter senkes temperaturen (senking av koffeinens løselighet i karbondioksid), og vann tilsettes. Systemet får nå likevekt. Siden koffein er mer løselig i vann enn det er i karbondioksid, går størstedelen av det i vannet.

En teknikk som kalles papirkromatografi, utnytter også den relative løseligheten til forbindelser. Ved papirkromatografi plasseres en liten mengde av blandingen på papiret omtrent 1 cm fra kanten. Deretter suspenderes papiret i en liten mengde løsningsmiddel i en lukket beholder. Når løsningsmidlet stiger opp papiret, skilles komponentene i blandingen basert på relativ løselighet. Når løsningsmidlet nærmer seg toppen, markeres det for å registrere nivået, og papiret fjernes og tørkes.Noen komponenter er farget og kan sees med det blotte øye, men noen må farges eller bestråles med en ultrafiolett lampe. Oppløsningsmidlet vil alltid bevege seg i samme brøkdel av løsningsmidlet så lenge temperaturen holdes konstant. Avstanden som løsningsmidlet beveger seg i et bestemt løsemiddel, kan brukes til å identifisere forbindelsen.