Introducere în chimie

Termeni

• litru Un sistem metric non-SI de volum egal cu 1 decimetru cub (dm3), 1.000 centimetri cubi ( cm3) sau 1/1 mc (m3)
• solubilitatea molară Numărul de moli ai unei substanțe (solutul) care poate fi disso lved per litru de soluție înainte ca soluția să devină saturată.
• saturat Conținând tot dizolvatul care poate fi dizolvat în mod normal la o anumită temperatură.
• soluție saturată Unul în care solventul nu se poate dizolva mai mult de un solut specific la o anumită temperatură.

Solubilitatea molară

Produsul de solubilitate al unei substanțe (Ksp) este raportul dintre concentrațiile la echilibru. Solubilitatea molară, care este direct legată de produsul de solubilitate, este numărul de moli ai substanței dizolvate care pot fi dizolvate pe litru de soluție înainte ca soluția să fie saturată. Odată ce o soluție este saturată, orice soluție suplimentară precipită din soluție. Unitățile sunt molaritatea (M) sau mol litru-1 (mol / L).

Calculul solubilității molare

Relația dintre solubilitatea molară și produsul de solubilitate înseamnă că se poate fi folosit pentru a-l găsi pe celălalt.

Exemplul 1:

Ksp pentru AgI este de 8,5 x 10-17 la 25 ° C. Ce este solubilitatea molară? (Fie s = solubilitatea compusului în apă, de obicei definită ca x într-un tabel ICE.)

Soluție:

Ecuația echilibrată pentru reacție este:

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

Formula pentru Ksp este:

Ksp =

Ksp = s2 = 8,5 x 10-17

unde s este concentrația fiecărui ion la echilibru. Acum, rezolvați pentru s:

s2 = 8,5 x 10-17

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

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

Solubilitatea molară a AgI este de 9,0 x 10-9 mol / L.

Exemplul 2:

Solubilitatea produsele pentru carbonatul de cadmiu (CdCO3) și carbonatul de argint (Ag2CO3) sunt aproape exact aceleași. Comparați solubilitățile lor molare în apă la 25 ° C.

Soluție:

Pentru carbonat de cadmiu:

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

Pentru carbonatul de argint, expresia este ușor diferită. Deoarece fiecare mol de sare produce doi moli de ioni Ag +, valoarea Ag + este 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

Deși carbonatul de cadmiu și carbonatul de argint au aproape aceleași produse de solubilitate, solubilitățile lor în mol / L diferă cu un factor de 100. Solubilitatea carbonatului de argint este sensibilă la pătratul de concentrația de ioni metalici deoarece sunt necesari doi ioni de argint per ion carbonat pentru a construi cristalul solid. Prin urmare, forma expresiei produsului de solubilitate este diferită.

Solubilitatea relativă

Dacă compușii au solubilități diferite sau solubilități relative, aceștia pot fi separați. De exemplu, în procesul de extracție, oamenii de știință iau ceva dizolvat într-un lichid și îl obligă să se dizolve într-un alt lichid. Cofeina trebuie extrasă din boabe de cafea pentru a fi utilizată în băuturi precum sifonul. De obicei, cofeina este dizolvată în dioxid de carbon care a fost încălzit la peste 300 K și presurizat la 73 atm, făcându-l lichid. Apoi, temperatura este redusă (scăzând solubilitatea cofeinei în dioxid de carbon) și se adaugă apă. Sistemului i se permite să ajungă la echilibru. Deoarece cofeina este mai solubilă în apă decât în dioxid de carbon, cea mai mare parte a acesteia intră în apă.

O tehnică numită cromatografie pe hârtie profită și de solubilitatea relativă a compușilor. În cromatografia pe hârtie, o cantitate mică de amestec este plasată pe hârtie la aproximativ 1 cm de margine. Apoi, hârtia este suspendată într-o cantitate mică de solvent într-un recipient închis. Pe măsură ce solventul crește hârtia, componentele din amestec se separă pe baza solubilității relative. Pe măsură ce solventul se apropie de vârf, se face un semn pentru a înregistra nivelul, iar hârtia este îndepărtată și uscată.Unele componente sunt colorate și pot fi văzute cu ochiul liber, dar unele trebuie să fie pătate sau iradiate cu o lampă ultravioletă. Solutul se va mișca întotdeauna la aceeași fracțiune din distanța solventului atâta timp cât temperatura este menținută constantă. Distanța pe care solutul o parcurge într-un anumit solvent poate fi utilizată pentru a identifica compusul.