Wprowadzenie do chemii

Terminy

• litr Metryczna jednostka objętości spoza układu SI, równa 1 decymetrowi sześciennemu (dm3), 1000 centymetrów sześciennych ( cm3) lub 1/1000 metrów sześciennych (m3)
• rozpuszczalność molowa Liczba moli substancji (substancji rozpuszczonej), która może być l na litr roztworu, zanim roztwór stanie się nasycony.
• nasycony Zawiera całą substancję rozpuszczoną, która normalnie może zostać rozpuszczona w danej temperaturze.
• roztwór nasycony Jeden, w którym rozpuszczalnik nie może już rozpuścić określoną substancję rozpuszczoną w określonej temperaturze.

Rozpuszczalność molowa

Iloczyn rozpuszczalności substancji (Ksp) to stosunek stężeń w stanie równowagi. Rozpuszczalność molowa, która jest bezpośrednio związana z iloczynem rozpuszczalności, to liczba moli substancji rozpuszczonej, którą można rozpuścić na litr roztworu, zanim roztwór zostanie nasycony. Gdy roztwór jest nasycony, każda dodatkowa substancja rozpuszczona wytrąca się z roztworu. Jednostkami są molarność (M) lub mol litr-1 (mol / l).

Obliczanie rozpuszczalności molowej

Zależność między rozpuszczalnością molową a iloczynem rozpuszczalności oznacza, że można użyć do znalezienia drugiego.

Przykład 1:

Ksp dla AgI wynosi 8,5 x 10-17 w 25 ° C. Jaka jest rozpuszczalność molowa? (Niech s = rozpuszczalność związku w wodzie, zwykle definiowana jako x w tabeli ICE.)

Rozwiązanie:

Równoważone równanie reakcji to:

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

Wzór na Ksp to:

Ksp =

Ksp = s2 = 8,5 x 10-17

gdzie s jest stężeniem każdego jonu w stanie równowagi. Teraz znajdź s:

s2 = 8,5 x 10-17

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

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

Molowa rozpuszczalność AgI wynosi 9,0 x 10-9 mol / L.

Przykład 2:

Rozpuszczalność produkty dla węglanu kadmu (CdCO3) i węglanu srebra (Ag2CO3) są prawie dokładnie takie same. Porównaj ich rozpuszczalności molowe w wodzie o temperaturze 25 ° C.

Rozwiązanie:

Dla węglanu kadmu:

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

W przypadku węglanu srebra wyrażenie jest nieco inne. Ponieważ każdy mol soli wytwarza dwa mole jonów Ag +, wartość Ag + wynosi 2s:

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

Ksp = 2

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

4s3 = 8,2 x 10-12

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

Chociaż węglan kadmu i węglan srebra mają prawie takie same produkty rozpuszczalności, ich rozpuszczalności w mol / L różnią się o współczynnik 100. Rozpuszczalność węglanu srebra jest wrażliwa na kwadrat stężenie jonów metali, ponieważ do zbudowania stałego kryształu potrzebne są dwa jony srebra na jon węglanowy. Dlatego forma wyrażenia iloczynu rozpuszczalności jest inna.

Względna rozpuszczalność

Jeśli związki mają różne rozpuszczalności lub względne rozpuszczalności, można je rozdzielić. Na przykład w procesie ekstrakcji naukowcy biorą coś rozpuszczonego w jednej cieczy i zmuszają to do rozpuszczenia w innej cieczy. Kofeinę należy ekstrahować z ziaren kawy, aby można ją było stosować w napojach, takich jak soda. Zazwyczaj kofeina jest rozpuszczana w dwutlenku węgla, który został podgrzany do ponad 300 K i pod ciśnieniem do 73 atm, co czyni ją płynną. Następnie obniża się temperaturę (obniżając rozpuszczalność kofeiny w dwutlenku węgla) i dodaje wodę. System może osiągnąć równowagę. Ponieważ kofeina jest lepiej rozpuszczalna w wodzie niż w dwutlenku węgla, większość trafia do wody.

Technika zwana chromatografią bibułową również wykorzystuje względne rozpuszczalności związków. W chromatografii bibułowej niewielką ilość mieszaniny nanosi się na papier w odległości około 1 cm od krawędzi. Następnie papier zawiesza się w niewielkiej ilości rozpuszczalnika w zamkniętym pojemniku. Gdy rozpuszczalnik podnosi papier, składniki mieszaniny oddzielają się w oparciu o względną rozpuszczalność. Gdy rozpuszczalnik zbliża się do góry, robiony jest znak, aby zapisać poziom, a papier jest usuwany i suszony.Niektóre elementy są kolorowe i można je zobaczyć gołym okiem, ale niektóre wymagają zabarwienia lub naświetlenia lampą ultrafioletową. Substancja rozpuszczona zawsze przemieszcza się w tej samej części odległości rozpuszczalnika, o ile temperatura jest utrzymywana na stałym poziomie. Odległość, jaką przebywa substancja rozpuszczona w danym rozpuszczalniku, można wykorzystać do zidentyfikowania związku.