I kemi bruges opløselighed til at beskrive egenskaberne af faste forbindelser, der blandes og fuldstændigt opløses med en væske uden at efterlade uopløselige partikler. Kun ioniserede (ladede) forbindelser kan opløses. For nemheds skyld kan du blot huske et par regler eller henvise til en liste for at se, om de fleste faste forbindelser forbliver faste, når de placeres i vand eller vil opløses i store mængder. Faktisk vil nogle molekyler opløses, selvom du ikke kan se ændringen. For at eksperimentet kan finde sted med præcision, skal du vide, hvordan du beregner mængden, der er opløst.
Trin
Metode 1 af 2: Brug af hurtige regler
Trin 1. Undersøg ioniske forbindelser
Normalt har hvert atom et bestemt antal elektroner. Nogle gange opnår eller mister imidlertid atomer elektroner. Resultatet er et ion som er elektrisk ladet. Når en negativt ladet ion (med en ekstra elektron) støder på en positivt ladet ion (mister en elektron), bindes de to ioner sammen som de positive og negative poler af en magnet og producerer en ionisk forbindelse.
- Negativt ladede ioner kaldes anion, mens den positivt ladede ion kaldes kation.
- Under normale omstændigheder er antallet af elektroner lig med antallet af protoner i et atom og derved negerer dets elektriske ladning.
Trin 2. Forstå emnet opløselighed
Vandmolekyler (H2O) har en usædvanlig struktur, der ligner en magnet. Den ene ende har en positiv ladning, mens den anden ende er negativt ladet. Når en ionisk forbindelse placeres i vand, vil vandets "magnet" omgive den og forsøge at tiltrække og adskille de positive og negative ioner. Bindingerne i nogle ioniske forbindelser er ikke særlig stærke. Sådan en forbindelse vandopløseligt fordi vand vil adskille ionerne og opløse dem. Nogle andre forbindelser har stærkere bindinger, så ikke opløseligt i vand på trods af at de er omgivet af vandmolekyler.
Forskellige andre forbindelser har indre bindinger, der er lige så stærke, som kraften vand tiltrækker molekylerne. Sådanne forbindelser kaldes let opløseligt i vand fordi en stor del af forbindelsen tiltrækkes af vand, men resten stadig er smeltet.
Trin 3. Lær reglerne om opløselighed
Interatomiske interaktioner er ret komplekse. Forbindelser, der er opløselige eller uopløselige i vand, kan ikke bare ses intuitivt. Find den første ion i forbindelsen, du skal kigge efter på nedenstående liste for at bestemme dens adfærd. Kontroller derefter eventuelle undtagelser for at sikre, at den anden ion ikke har nogen usædvanlige interaktioner.
- For eksempel at kontrollere Strontium Chloride (SrCl2), se efter Sr eller Cl i trinene med fed skrift nedenfor. Cl er "normalt vandopløseligt", så tjek den næste for undtagelser. Sr er ikke inkluderet i undtagelsen, så SrCl2 bestemt opløseligt i vand.
- De mest almindelige undtagelser fra hver regel er angivet nedenfor. Der er et par andre undtagelser, men de findes sandsynligvis ikke i et laboratorium eller kemiklasse generelt.
Trin 4. Forbindelser kan opløses, hvis de indeholder alkalimetaller, herunder Li+, Na+, K.+, Rb+og Cs+.
Disse elementer er også kendt som gruppe IA -elementer: lithium, natrium, kalium, rubidium og cæsium. Næsten alle forbindelser, der indeholder en af disse ioner, er opløselige i vand.
-
Undtagelse:
Li3PO4 uopløseligt i vand.
Trin 5. NO. Forbindelser3-, C2H3O2-, NEJ2-, ClO3-og ClO4- opløseligt i vand.
Navnene er henholdsvis nitrat-, acetat-, nitrit-, chlorat- og perchlorat -ioner. Bemærk, at acetat ofte forkortes til OAC.
-
Undtagelse:
Ag (OAc) (sølvacetat) og Hg (OAc)2 (kviksølvacetat) er uopløseligt i vand.
- AgNO2- og KClO4- kun "let opløseligt i vand."
Trin 6. Cl. Forbindelser-, Br-, og jeg- normalt let opløseligt i vand.
Chlorid-, bromid- og iodidioner danner altid vandopløselige forbindelser kaldet halidsalte.
-
Undtagelse:
Hvis en af disse ioner binder sølvionen Ag+, kviksølv Hg22+eller bly Pb2+, den resulterende forbindelse er uopløselig i vand. Det samme gælder for den mindre almindelige forbindelse, nemlig Cu. -Parret+ og thallium Tl+.
Trin 7. Forbindelser indeholdende SO42- generelt opløseligt i vand.
Sulfationen danner normalt vandopløselige forbindelser, men der er nogle undtagelser.
-
Undtagelse:
Sulfation danner uopløselige forbindelser i vand med: strontium Sr2+, barium Ba2+, bly Pb2+, sølv Ag+, calcium Ca2+, radium Ra2+, og diatomisk sølv Ag22+. Bemærk, at sølvsulfat og calciumsulfat er tilstrækkeligt opløselige til, at nogle kalder dem let vandopløselige.
Trin 8. Forbindelser indeholdende OH- eller S.2- uopløseligt i vand.
Ionerne ovenfor hedder hydroxid og sulfid.
-
Undtagelse:
Husk om alkalimetallerne (gruppe I-A) og hvor let ioner fra elementer i disse grupper danner vandopløselige forbindelser? Li+, Na+, K.+, Rb+og Cs+ vil danne vandopløselige forbindelser med hydroxid- eller sulfidioner. Derudover danner hydroxider også vandopløselige salte med alkaliske jordioner (gruppe II-A): calcium Ca2+, strontium Sr2+og barium Ba2+. Bemærk, at forbindelser fremstillet af hydroxider og jordalkaliske jordarter stadig har nok molekyler bundet sammen til, at de undertiden kaldes "let opløselige i vand."
Trin 9. Forbindelser indeholdende CO32- eller PO43- uopløseligt i vand.
Endnu en check for carbonat- og phosphationer. Du burde allerede vide, hvad der vil ske med forbindelsen af ionerne.
-
Undtagelse:
Disse ioner danner vandopløselige forbindelser med alkalimetaller, nemlig Li+, Na+, K.+, Rb+og Cs+, ligesom ammonium NH4+.
Metode 2 af 2: Beregning af opløselighed gennem Ksp
Trin 1. Find opløselighedskonstanten for produktet Ksp.
Hver forbindelse har en anden konstant, du skal slå den op i en tabel i din lærebog eller online. Fordi værdierne bestemmes eksperimentelt, kan forskellige tabeller vise forskellige konstanter. Det kan varmt anbefales, at du bruger tabellerne i lærebogen, hvis du har dem. Medmindre andet er angivet, antager de fleste tabeller, at temperaturen er 25ºC.
For eksempel, hvis det, der er opløst, er blyjodid PbI2, skriv produktets opløselighedskonstant. Når du henviser til tabellen på bilbo.chm.uri.edu, skal du bruge konstanten 7, 1 × 10–9.
Trin 2. Skriv den kemiske ligning ned
Bestem først den proces, ved hvilken forbindelsen separeres i ioner, når den er opløst. Skriv derefter den kemiske ligning med Ksp på den ene side og bestanddelene på den anden.
- For eksempel et PbI. -molekyle2 opdelt i Pb. ioner2+, Jeg-, og I. ioner-. (Du behøver kun at kende eller kigge efter ladningen på en ion, fordi forbindelsen som helhed har en neutral ladning.)
- Skriv ligningen 7, 1 × 10–9 = [Pb2+][JEG-]2
Trin 3. Skift ligningen for at bruge en variabel
Omskriv ligningen som et simpelt algebraisk problem ved hjælp af viden om antallet af molekyler og ioner. I denne ligning er x antallet af opløselige forbindelser. Omskriv de variabler, der repræsenterer antallet af hver ion i x -form.
- I dette eksempel omskrives ligningen som 7, 1 × 10–9 = [Pb2+][JEG-]2
- Fordi der er en blyion (Pb2+) i forbindelsen er antallet af molekyler af den opløste forbindelse lig med antallet af frie blyioner. Nu kan vi skrive [Pb2+] mod x.
- Da der er to jodioner (I-) for hver blyion kan antallet af jodatomer skrives som 2x.
- Nu er ligningen 7, 1 × 10–9 = (x) (2x)2
Trin 4. Tag hensyn til andre ioner, der normalt er til stede, hvis det er muligt
Spring dette trin over, hvis forbindelsen er opløst i rent vand. Når en forbindelse opløses i en opløsning, der allerede indeholder en eller flere af bestanddelene ("almindelige ioner"), vil dens opløselighed stige betydeligt. Den generelle ioniske effekt ses bedst i forbindelser, der stort set er uopløselige i vand. I dette tilfælde kan det antages, at de fleste ioner ved ligevægt kommer fra ioner, der allerede findes i opløsning. Omskriv ligningen for reaktionen til at omfatte den kendte molkoncentration (mol pr. Liter eller M) af den ion, der allerede er til stede i opløsningen, og erstat således værdien af x, der bruges til ion.
For eksempel, hvis forbindelsen blyiodid opløses i en opløsning indeholdende 0,2 M blychlorid (PbCl2), så vil ligningen være 7, 1 × 10–9 = (0, 2M+x) (2x)2. Da 0,2 M er en mere koncentreret koncentration end x, kan ligningen omskrives som 7,1 × 10–9 = (0, 2M) (2x)2.
Trin 5. Løs ligningen
Løs x for at finde ud af, hvor opløselig forbindelsen er i vand. Da opløselighedskonstanten allerede er etableret, er svaret i form af antallet af mol af forbindelsen opløst pr. Liter vand. Du skal muligvis bruge en lommeregner til at beregne det endelige svar.
- Det følgende svar er for opløselighed i rent vand uden de almindelige ioner.
- 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 mol pr. liter opløses. Denne mængde er så lille, at den i det væsentlige er uopløselig i vand.
