Introduktion till kemi

Termer

• liter En metrisk systemenhet som inte är SI med en volym lika med 1 kubikdecimeter (dm3), 1000 kubikcentimeter ( cm3) eller 1/1 000 kubikmeter (m3)
• molär löslighet Antal mol av ett ämne (den lösta produkten) som kan disso lved per liter lösning innan lösningen blir mättad.
• mättad Innehåller allt löst ämne som normalt kan lösas vid en given temperatur.
• mättad lösning En i vilken lösningsmedlet inte kan lösas mer av en specifik lösning vid en viss temperatur.

Molär löslighet

Ett ämnes löslighetsprodukt (Ksp) är förhållandet mellan koncentrationer vid jämvikt. Molär löslighet, som är direkt relaterad till löslighetsprodukten, är antalet mol av det lösta ämnet som kan lösas per liter lösning innan lösningen blir mättad. När en lösning väl är mättad fälls eventuellt ytterligare löst ut ur lösningen. Enheterna är molaritet (M) eller mol liter-1 (mol / L).

Beräkning av molär löslighet

Förhållandet mellan molär löslighet och löslighetsprodukten innebär att man kan användas för att hitta den andra.

Exempel 1:

Ksp för AgI är 8,5 x 10-17 vid 25 ° C. Vad är molär löslighet? (Låt s = föreningens löslighet i vatten, vanligtvis definierad som x i en ICE-tabell.)

Lösning:

Den balanserade ekvationen för reaktionen är:

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

Formeln för Ksp är:

Ksp =

Ksp = s2 = 8,5 x 10-17

där s är koncentrationen för varje jon vid jämvikt. Lös nu för s:

s2 = 8.5 x 10-17

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

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

Mollösligheten för AgI är 9,0 x 10-9 mol / L.

Exempel 2:

Lösligheten produkter för kadmiumkarbonat (CdCO3) och silverkarbonat (Ag2CO3) är nästan exakt desamma. Jämför deras molära lösligheter i vatten vid 25 ° C.

Lösning:

För 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

För silverkarbonat är uttrycket något annorlunda. Eftersom varje mol salt producerar två mol Ag + -joner, är värdet på Ag + 2s:

Ag_2CO_3 (s) \ vänsterarrow 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

Även om kadmiumkarbonat och silverkarbonat har nästan samma löslighetsprodukter, skiljer sig deras lösligheter i mol / L med en faktor 100. Lösligheten för silverkarbonat är känslig för kvadraten av metalljonkoncentrationen eftersom två silverjoner per karbonatjon är nödvändiga för att bygga den fasta kristallen. Därför är uttrycket för löslighetsproduktuttrycket annorlunda.

Relativ löslighet

Om föreningar har olika lösligheter eller relativa lösligheter kan de separeras. Till exempel, i extraktionsprocessen tar forskare något upplöst i en vätska och tvingar det att lösas upp i en annan vätska. Koffein måste extraheras från kaffebönor för att kunna användas i drycker som läsk. Vanligtvis löses koffeinet i koldioxid som har värmts till över 300 K och trycksätts till 73 atm, vilket gör det till en vätska. Sedan sänks temperaturen (sänker koffeinens löslighet i koldioxid) och vatten tillsätts. Systemet får nå jämvikt. Eftersom koffein är mer lösligt i vatten än i koldioxid, går det mesta i vattnet.

En teknik som kallas papperskromatografi utnyttjar också föreningarnas relativa lösligheter. Vid papperskromatografi placeras en liten mängd av blandningen på papperet ungefär 1 cm från kanten. Därefter suspenderas papperet i en liten mängd av lösningsmedlet i en sluten behållare. När lösningsmedlet stiger upp på papperet separeras komponenterna i blandningen baserat på relativ löslighet. När lösningsmedlet närmar sig toppen görs ett märke för att registrera nivån och papperet avlägsnas och torkas.Vissa komponenter är färgade och kan ses med blotta ögat, men vissa behöver färgas eller bestrålas med en ultraviolett lampa. Lösningsmedlet rör sig alltid vid samma bråkdel av lösningsmedlets avstånd så länge temperaturen hålls konstant. Avståndet som löst ämne färdas i ett visst lösningsmedel kan användas för att identifiera föreningen.