V chemii se rozpustnost používá k popisu vlastností pevných sloučenin, které jsou smíchány a zcela rozpuštěny v kapalině, aniž by zůstaly nerozpustné částice. Pouze ionizované (nabité) sloučeniny se mohou rozpustit. Pro pohodlí si můžete jednoduše zapamatovat několik pravidel nebo se podívat do seznamu a zjistit, zda většina pevných sloučenin zůstane při umístění ve vodě pevná nebo se rozpustí ve velkém množství. Ve skutečnosti se některé molekuly rozpustí, i když tu změnu nevidíte. Aby experiment proběhl s přesností, musíte vědět, jak vypočítat množství, které je rozpuštěno.
Krok
Metoda 1 ze 2: Použití rychlých pravidel
Krok 1. Studium iontových sloučenin
Každý atom má obvykle určitý počet elektronů. Atomy však někdy elektrony získají nebo ztratí. Výsledkem je a ion který je elektricky nabitý. Když záporně nabitý ion (s jedním elektronem navíc) narazí na kladně nabitý iont (ztrácí elektron), dva ionty se spojí dohromady jako kladný a záporný pól magnetu a vytvoří iontovou sloučeninu.
- Negativně nabité ionty se nazývají aniontu, zatímco se nazývá kladně nabitý ion kation.
- Za normálních okolností je počet elektronů roven počtu protonů v atomu, čímž se neguje jeho elektrický náboj.
Krok 2. Pochopte téma rozpustnosti
Molekuly vody (H.2O) má neobvyklou strukturu, která je podobná magnetu. Jeden konec má kladný náboj, zatímco druhý konec je záporně nabitý. Když je iontová sloučenina umístěna do vody, vodní „magnet“ji obklopí a pokusí se přitáhnout a oddělit kladné a záporné ionty. Vazby v některých iontových sloučeninách nejsou příliš silné. Taková sloučenina rozpustné ve vodě protože voda ionty oddělí a rozpustí. Některé další sloučeniny mají silnější vazby, takže nerozpustný ve vodě přesto, že je obklopen molekulami vody.
Různé další sloučeniny mají vnitřní vazby, které jsou stejně silné jako síla, kterou molekuly přitahuje voda. Takové sloučeniny se nazývají málo rozpustný ve vodě protože velká část sloučeniny je přitahována vodou, ale zbytek je stále srostlý.
Krok 3. Naučte se pravidla o rozpustnosti
Interatomické interakce jsou poměrně složité. Sloučeniny, které jsou rozpustné nebo nerozpustné ve vodě, nelze jednoduše intuitivně vnímat. Najděte v seznamu níže první iont, který chcete hledat, abyste určili jeho chování. Dále zkontrolujte všechny výjimky, abyste se ujistili, že druhý ion nemá žádné neobvyklé interakce.
- Chcete -li například zkontrolovat chlorid strontnatý (SrCl2), hledejte Sr nebo Cl v níže uvedených tučných krocích. Cl je „obvykle rozpustný ve vodě“, proto výjimky zkontrolujte u dalšího. Sr není součástí výjimky, takže SrCl2 rozhodně rozpustný ve vodě.
- Nejběžnější výjimky z každého pravidla jsou uvedeny níže. Existuje několik dalších výjimek, ale pravděpodobně nebudou nalezeny v laboratoři nebo chemii obecně.
Krok 4. Sloučeniny lze rozpustit, pokud obsahují alkalické kovy, včetně Li+, Na+, K.+, Rb+a Čs+.
Tyto prvky jsou také známé jako prvky skupiny IA: lithium, sodík, draslík, rubidium a cesium. Téměř všechny sloučeniny obsahující jeden z těchto iontů jsou rozpustné ve vodě.
-
Výjimka:
Li3PO4 nerozpustný ve vodě.
Krok 5. Č. Sloučeniny3-, C.2H3Ó2-, NE2-, ClO3-a ClO4- rozpustný ve vodě.
Jedná se o ionty dusičnanů, octanů, dusitanů, chlorečnanů a chloristanů. Všimněte si, že acetát je často zkrácen na OAC.
-
Výjimka:
Ag (OAc) (octan stříbrný) a Hg (OAc)2 (octan rtuťnatý) je nerozpustný ve vodě.
- AgNO2- a KClO4- pouze „málo rozpustný ve vodě“.
Krok 6. Cl. Sloučeniny-, Br-a já- obvykle slabě rozpustný ve vodě.
Chloridové, bromidové a jodidové ionty vždy tvoří ve vodě rozpustné sloučeniny zvané halogenidové soli.
-
Výjimka:
Pokud jeden z těchto iontů váže stříbrný ion Ag+, rtuť Hg22+, nebo vést Pb2+Výsledná sloučenina je nerozpustná ve vodě. Totéž platí pro méně obvyklou sloučeninu, konkrétně pro dvojici Cu+ a thallium Tl+.
Krok 7. Sloučeniny obsahující SO42- obecně rozpustný ve vodě.
Sulfátový iont obvykle tvoří ve vodě rozpustné sloučeniny, ale existují určité výjimky.
-
Výjimka:
Sulfátový iont tvoří nerozpustné sloučeniny ve vodě s: stroncium Sr2+, barium Ba2+, vést Pb2+, stříbro Ag+, vápník Ca2+, radium Ra2+a diatomické stříbro Ag22+. Síran stříbrný a síran vápenatý jsou dostatečně rozpustné, že je někteří nazývají mírně rozpustné ve vodě.
Krok 8. Sloučeniny obsahující OH- nebo S.2- nerozpustný ve vodě.
Výše uvedené ionty se nazývají hydroxid a sulfid.
-
Výjimka:
Pamatujete na alkalické kovy (skupiny I-A) a na to, jak snadno ionty z prvků v těchto skupinách tvoří ve vodě rozpustné sloučeniny? Li+, Na+, K.+, Rb+a Čs+ vytvoří ve vodě rozpustné sloučeniny s hydroxidovými nebo sulfidovými ionty. Kromě toho hydroxidy také tvoří ve vodě rozpustné soli s ionty alkalických zemin (skupina II-A): vápník Ca2+, stroncium Sr2+a barium Ba2+. Sloučeniny vyrobené z hydroxidů a alkalických zemin mají stále dost molekul spojených dohromady, takže se jim někdy říká „málo rozpustné ve vodě“.
Krok 9. Sloučeniny obsahující CO32- nebo PO43- nerozpustný ve vodě.
Ještě jedna kontrola na uhličitanové a fosfátové ionty. Už byste měli vědět, co se stane se sloučeninou iontů.
-
Výjimka:
Tyto ionty tvoří ve vodě rozpustné sloučeniny s alkalickými kovy, jmenovitě Li+, Na+, K.+, Rb+a Čs+stejně jako amonný NH4+.
Metoda 2 ze 2: Výpočet rozpustnosti pomocí Ksp
Krok 1. Najděte konstantu rozpustnosti produktu Ksp.
Každá sloučenina má jinou konstantu, budete ji muset vyhledat v tabulce ve své učebnici nebo online. Protože jsou hodnoty určeny experimentálně, různé tabulky mohou zobrazovat různé konstanty. Důrazně doporučujeme použít tabulky v učebnici, pokud je máte. Pokud není uvedeno jinak, většina tabulek předpokládá, že teplota je 25 ° C.
Pokud je například rozpuštěn jodid olovnatý PbI2, napište konstantu rozpustnosti produktu. Při odkazování na tabulku na bilbo.chm.uri.edu použijte konstantu 7, 1 × 10–9.
Krok 2. Zapište si chemickou rovnici
Nejprve určete postup, kterým se sloučenina po rozpuštění separuje na ionty. Poté napište chemickou rovnici pomocí Ksp na jedné straně a základní ionty na straně druhé.
- Například molekula PbI2 rozdělen na ionty Pb2+, Já-a já. ionty-. (Potřebujete znát nebo hledat náboj pouze na jednom iontu, protože sloučenina jako celek má neutrální náboj.)
- Napište rovnici 7, 1 × 10–9 = [Pb2+] [Já-]2
Krok 3. Změňte rovnici tak, aby používala proměnnou
Přepište rovnici jako jednoduchý algebraický problém pomocí znalosti počtu molekul a iontů. V této rovnici x je počet rozpustných sloučenin. Přepište proměnné, které představují počet každého iontu ve formě x.
- V tomto případě je rovnice přepsána jako 7, 1 × 10–9 = [Pb2+] [Já-]2
- Protože existuje jeden olověný ion (Pb2+) ve sloučenině je počet molekul rozpuštěné sloučeniny roven počtu volných iontů olova. Nyní můžeme psát [Pb2+] proti x.
- Protože existují dva jodové ionty (I.-) pro každý iont olova lze počet atomů jódu zapsat jako 2x.
- Nyní je rovnice 7, 1 × 10–9 = (x) (2x)2
Krok 4. Vezměte v úvahu ostatní ionty, pokud je to možné, běžně přítomné
Pokud je sloučenina rozpuštěna v čisté vodě, tento krok přeskočte. Když je sloučenina rozpuštěna v roztoku, který již obsahuje jeden nebo více základních iontů („běžné ionty“), její rozpustnost se výrazně zvýší. Obecný iontový účinek je nejlépe vidět na sloučeninách, které jsou do značné míry nerozpustné ve vodě. V tomto případě lze předpokládat, že většina iontů v rovnováze pochází z iontů již přítomných v roztoku. Přepište rovnici reakce tak, aby zahrnovala známou molární koncentraci (molů na litr nebo M) iontu již přítomného v roztoku, čímž nahradíte hodnotu x použitou pro iont.
Pokud je například sloučenina jodidu olovnatého rozpuštěna v roztoku obsahujícím 0,2 M chloridu olovnatého (PbCl2) pak bude rovnice 7, 1 × 10–9 = (0, 2M+x) (2x)2. Potom, protože 0,2 M je koncentrovanější koncentrace než x, lze rovnici přepsat jako 7,1 × 10–9 = (0, 2M) (2x)2.
Krok 5. Vyřešte rovnici
Řešením x zjistíte, jak je sloučenina rozpustná ve vodě. Protože konstanta rozpustnosti již byla stanovena, odpověď je v počtu molů sloučeniny rozpuštěné na litr vody. K výpočtu konečné odpovědi budete možná potřebovat kalkulačku.
- Následující odpověď je pro rozpustnost v čisté vodě bez běžných iontů.
- 7, 1×10–9 = (x) (2x)2
- 7, 1×10–9 = (x) (4x2)
- 7, 1×10–9 = 4x3
- (7, 1×10–9) 4 = x3
- x = ((7, 1 × 10–9) ÷ 4)
- x = 1, 2 x 10-3 molů na litr se rozpustí. Toto množství je tak malé, že je v podstatě nerozpustné ve vodě.
