Inleiding tot scheikunde

Termen

• liter Een niet-SI metrische systeemeenheid met een volume gelijk aan 1 kubieke decimeter (dm3), 1000 kubieke centimeter ( cm3) of 1 / 1.000 kubieke meter (m3)
• molaire oplosbaarheid Het aantal mol van een stof (de opgeloste stof) dat kan worden opgelost toegevoegd per liter oplossing voordat de oplossing verzadigd raakt.
• verzadigd Bevat alle opgeloste stoffen die normaal gesproken kunnen worden opgelost bij een bepaalde temperatuur.
• verzadigde oplossing Een waarin het oplosmiddel niet meer kan oplossen een specifieke opgeloste stof bij een bepaalde temperatuur.

Molaire oplosbaarheid

Het oplosbaarheidsproduct (Ksp) van een stof is de verhouding van concentraties bij evenwicht. Molaire oplosbaarheid, die direct gerelateerd is aan het oplosbaarheidsproduct, is het aantal mol opgeloste stof dat kan worden opgelost per liter oplossing voordat de oplossing verzadigd raakt. Zodra een oplossing verzadigd is, slaat eventuele extra opgeloste stof uit de oplossing neer. De eenheden zijn molariteit (M), of mol liter-1 (mol / L).

Berekening molaire oplosbaarheid

De relatie tussen de molaire oplosbaarheid en het oplosbaarheidsproduct betekent dat men kan worden gebruikt om de andere te vinden.

Voorbeeld 1:

De Ksp voor AgI is 8,5 x 10-17 bij 25 ° C. Wat is de molaire oplosbaarheid? (Stel s = de oplosbaarheid van de verbinding in water, meestal gedefinieerd als x in een ICE-tabel.)

Oplossing:

De gebalanceerde vergelijking voor de reactie is:

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

De formule voor Ksp is:

Ksp =

Ksp = s2 = 8.5 x 10-17

waarbij s de concentratie van elk ion bij evenwicht is. Los nu s op:

s2 = 8.5 x 10-17

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

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

De molaire oplosbaarheid van AgI is 9,0 x 10-9 mol / l.

Voorbeeld 2:

De oplosbaarheid producten voor cadmiumcarbonaat (CdCO3) en zilvercarbonaat (Ag2CO3) zijn bijna precies hetzelfde. Vergelijk hun molaire oplosbaarheid in water van 25 ° C.

Oplossing:

Voor cadmiumcarbonaat:

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

Voor zilvercarbonaat is de uitdrukking iets anders. Aangezien elke mol zout twee mol Ag + -ionen produceert, is de waarde van 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

Hoewel cadmiumcarbonaat en zilvercarbonaat bijna dezelfde oplosbaarheidsproducten hebben, verschillen hun oplosbaarheid in mol / L met een factor 100. De oplosbaarheid van zilvercarbonaat is gevoelig voor het kwadraat van de metaalionenconcentratie omdat er twee zilverionen per carbonaation nodig zijn om het vaste kristal te bouwen. Daarom is de vorm van de expressie van het oplosbaarheidsproduct anders.

Relatieve oplosbaarheid

Als verbindingen verschillende oplosbaarheden of relatieve oplosbaarheden hebben, kunnen ze worden gescheiden. Tijdens het extractieproces nemen wetenschappers bijvoorbeeld iets opgelost in een vloeistof en dwingen het om op te lossen in een andere vloeistof. Cafeïne moet worden gewonnen uit koffiebonen om te kunnen worden gebruikt in dranken zoals frisdrank. Meestal wordt de cafeïne opgelost in koolstofdioxide dat is verwarmd tot meer dan 300 K en onder druk is gezet tot 73 atm, waardoor het een vloeistof wordt. Vervolgens wordt de temperatuur verlaagd (waardoor de oplosbaarheid van de cafeïne in kooldioxide afneemt) en wordt water toegevoegd. Het systeem mag een evenwicht bereiken. Omdat cafeïne beter oplosbaar is in water dan in kooldioxide, gaat het merendeel ervan in het water.

Een techniek die papierchromatografie wordt genoemd, maakt ook gebruik van de relatieve oplosbaarheid van verbindingen. Bij papierchromatografie wordt een kleine hoeveelheid van het mengsel ongeveer 1 cm vanaf de rand op het papier geplaatst. Vervolgens wordt het papier in een kleine hoeveelheid oplosmiddel in een gesloten houder gesuspendeerd. Naarmate het oplosmiddel door het papier stijgt, scheiden de componenten in het mengsel zich op basis van relatieve oplosbaarheid. Als het oplosmiddel de bovenkant nadert, wordt er een markering aangebracht om het niveau te noteren, en wordt het papier verwijderd en gedroogd.Sommige componenten zijn gekleurd en kunnen met het blote oog worden gezien, maar sommige moeten worden gekleurd of bestraald met een ultraviolette lamp. De opgeloste stof zal altijd met dezelfde fractie van de afstand van het oplosmiddel bewegen, zolang de temperatuur constant wordt gehouden. De afstand die de opgeloste stof in een bepaald oplosmiddel aflegt, kan worden gebruikt om de verbinding te identificeren.