ILOCZYN ROZPUSZCZALNOŚCI I ROZPUSZCZALNOŚĆ PUNKT 1

Komentarze

Transkrypt

ILOCZYN ROZPUSZCZALNOŚCI I ROZPUSZCZALNOŚĆ PUNKT 1
DUŻE KOŁO CHEMICZNE 3GA 2012/2013
ZAJĘCIA 5: CIEKAWE ROZTWORY, ROZPUSZCZALNOŚĆ
opr. Kuba Skrzeczkowski
ILOCZYN ROZPUSZCZALNOŚCI I ROZPUSZCZALNOŚĆ
PUNKT 1. Mówiąc o równowagach jonowych mówimy o: stałych dysocjacji kwasowej, stałych
dysocjacji zasadowej, iloczynie jonowym wody. Dzisiaj poznajemy kolejną stałą, stałą
rozpuszczania osadu, zwaną iloczynem rozpuszczalności (Kso).
Dla przykładowych osadów (stężenia dotyczą stanu równowagi):
AgI(s)  Ag+ + IBiI3(s)  Bi3+ + 3IPbI2(s)  Pb2+ + 2ICa3(PO4)2(s)  3Ca2+ + 2PO43-
Kso = [Ag+][I-]
Kso = [Bi3+][I-]3
Kso = [Pb2+][I-]2
Kso = [Ca2+]3 [PO43-]2
W iloczynie rozpuszczalności nie umieszczamy osadu ponieważ jest on substancją stałą.
Iloczyn możemy wykorzystać (na razie) w dwóch celach:


Mieszamy ze sobą dwa roztwory zawierające jony tworzące trudnorozpuszczalny
osad. Czy osad się strąci? (PUNKT 2)
Bierzemy próbkę (stałą) jakiegoś osadu i rozpuszczamy ją w wodzie. Ile z tej próbki
rozpuści się? (PUNKT 3)
Rozważmy teraz te dwa przypadki.
PUNKT 2. Zauważmy, że iloczyn rozpuszczalności określa ile jonów znajduje się nad osadem
(stan równowagi pomiędzy jonami i osadem).
Korzystając z reguły przekory wnioskujemy, że:


Jeśli dodamy więcej jonów do roztworu niż pozwala iloczyn rozpuszczalności to strąci
się więcej osadu – żeby iloczyn był dalej stały.
Jeśli zmniejszymy ilość jonów w roztworze, osad zacznie się rozpuszczać tak, żeby
iloczyn dalej był stały.
Wnioski te pozwalają ustalić jedną regułę. Oznaczmy [Ag+] oraz [I-] stężenia jonów
w dowolnym momencie (niekoniecznie równowagowym).
Jeżeli:



[Ag+][I-] > Kso to strąci się osad.
[Ag+][I-] = Kso to roztwór jest nasycony, osad się nie strąca.
[Ag+][I-] < Kso to roztwór jest nienasycony.
Innymi słowy, można wywnioskować, że tylko takie liczby jonów, które dają wartość
iloczynu (stężenia podniesione do odpowiednich potęg) równą iloczynowi
rozpuszczalności.
DUŻE KOŁO CHEMICZNE 3GA 2012/2013
ZAJĘCIA 5: CIEKAWE ROZTWORY, ROZPUSZCZALNOŚĆ
opr. Kuba Skrzeczkowski
Sprawdź się w poniższych zadaniach:

Zadanie 1 - (15/16 Konkursu Chemicznego PW)
Czy wytrąci się osad fluorku baru po zmieszaniu:
(i) równych objętości 0,1 M roztworów Ba(NO3)2 i NaF,
(ii) 200 cm3 0,1 M roztworu Ba(NO3)2 i 300 cm3 0,1 M roztworu NaF,
(iii) 100 cm3 0,01 M roztworu Ba(NO3)2 i 400 cm3 0,01 M roztworu NaF?
Iloczyn rozpuszczalności fluorku baru KsoBaF2 = 1,7 × 10-6 w temp. 20 °C.

Zadanie 2 - (1 z finału 16 Konkursu Chemicznego PW)
Przy jakiej wartości pH strąci się osad wodorotlenku magnezu z 0,01 molowego
roztworu chlorku magnezu? Kso Mg(OH)2 = 1,1*10-11

Zadanie 3 - (7/20 Konkursu Chemicznego PW)
Zmieszano roztwory: 90 cm3 0,4 molowego NH4NO3, 60 cm3 0,2 molowego NH3(aq)
oraz 5 cm3 0,1 molowego MgCl2. Czy strąci się osad Mg(OH)2?
Potrzebne dane: pKNH3 = 4,8
pKr Mg(OH)2 = 10,7

Zadanie 4 - (5/24 Konkursu Chemicznego PW)
Iloczyn rozpuszczalności Mg(OH)2 wynosi 1,995⋅10-11 [pKr Mg(OH)2 = 10,7]. Oblicz:
a) ile gramów Mg2+ rozpuści się w 100 cm3 0,1 molowego roztworu amoniaku
b) ile gramów Mg2+ rozpuści się w 100 cm3 0,1 molowego roztworu amoniaku,
w którym uprzednio rozpuszczono 1,34 g NH4Cl. pKb,NH3 = 4,75.

Zadanie 5 – (Zadanie 5A z etapu wstępnego 46 Olimpiady Chemicznej).
W 100 ml roztworu znajduje się 0,2 milimola chlorku magnezu oraz 5 milimoli
salmiaku. Ile ml gazowego amoniaku w temperaturze 20, pod ciśnieniem 1013 hPa,
należy wprowadzić do tego roztworu aby wytrącił się osad wodorotlenku magnezu?
Zakładamy brak zmiany objętości roztworu podczas dodawania amoniaku.
Kso = 2 * 10-11
R = 8,3145 J/(mol*K)
Ka = 6,3 * 10-10
PUNKT 3 (rozpuszczamy osad, istnieje równowaga rozpuszczania). Zauważmy, że iloczyn
rozpuszczalności określa maksymalną ilość jonów będącą nad osadem. Tą ilość można
utożsamić z rozpuszczalnością molową soli, rozumianą jako jej stężenie w roztworze (w
postaci jonów). Symbolem rozpuszczalności molowej jest S. Na podstawie kilku poniższych
przykładów pokażemy jak się ją liczy.
Rozpatrzmy osad AgI. Zgodnie z równowagą rozpuszczania: AgI(s)  Ag+ + I- wynika że ilość
soli w postaci jonów jest równa stężeniu kationów srebra i anionów jodkowych. Stąd mamy:
[
[
]
][ ]
[ ]
DUŻE KOŁO CHEMICZNE 3GA 2012/2013
ZAJĘCIA 5: CIEKAWE ROZTWORY, ROZPUSZCZALNOŚĆ
opr. Kuba Skrzeczkowski
√
Weźmy teraz inny osad, np. jodek bizmutu. Równowaga rozpuszczania wygląda następująco:
BiI3(s)  Bi3+ + 3I-. Wynika z niej, że ilość soli znajdująca się w postaci jonów jest równa ilości
jonów bizmutu oraz 1/3 ilości jonów jodkowych (jeśli rozpuści się np. 1 mol BiI 3 to przecież
jonów jodkowych mamy 3 mole!). Zatem:
[
[
] oraz
[ ]
][ ]
(
)
√
Kolejny przykład. Rozpatrzmy ortofosforanu (V) wapnia. Równowaga rozpuszczania wygląda
tak: Ca3(PO4)2(s)  3Ca2+ + 2PO43-. Wynika z niej jasno, że ilość soli znajdującej się
w roztworze w postaci jonów jest równa 1/3 ilości jonów wapnia oraz ½ ilości jonów
ortofosforanowych (V). Zatem:
[
[
] [
]
]
[
oraz
(
)
(
]
)
√
Mam nadzieję, że koncepcja rozpuszczalności molowej jest już jasna. Sprawdź się
w zadaniach:
-10
1. Oblicz ile gramów AgCl zawiera 1 litr nasyconego roztworu, K = 1,58 * 10 .
2. Oblicz stężenie molowe nasyconego roztworu PbCl2 jeśli K=1,6*10-5.
3. Zadanie 1 - (1 z finału 15 Konkursu Chemicznego PW) Nasycony (w temperaturze 25
°C) wodny roztwór wodorotlenku wapnia wykazuje pH = 12,4. Oblicz iloczyn
rozpuszczalności wodorotlenku wapnia w tej temperaturze.
PUNKT 4. Obliczanie rozpuszczalności wodorotlenków trudnorozpuszczalnych.
Ciekawszym przykładem są wodorotlenki trudnorozpuszczalne w wodzie.
Zadanie do dyskusji: Oblicz rozpuszczalność Fe(OH)3 w czystej wodzie. Kso = 2 * 10-39.

Podobne dokumenty