Obsah

• Na krok
• Metóda 1 z 2: Používanie rýchlych pravidiel
• Metóda 2 z 2: Výpočet rozpustnosti K._sp
• Nevyhnutnosť
• Tipy
• Varovania

V chémii sa rozpustnosť používa na opísanie vlastností pevnej látky, ktorá sa zmieša s kvapalinou a úplne sa rozpustí v kvapaline bez toho, aby zanechala nerozpustené častice. Rozpustné sú iba (nabité) iónové zlúčeniny. Z praktických dôvodov stačí zapamätať si niekoľko pravidiel alebo sa oboznámiť so zoznamom pravidiel, aby ste si povedali, či väčšina iónových zlúčenín zostane pri zmiešaní s vodou pevná, alebo či sa významné množstvo rozpustí. V skutočnosti sa niektoré molekuly rozpustia, aj keď nevidíte žiadne zmeny, takže pre presné experimenty budete potrebovať vedieť, ako toto množstvo vypočítať.

Na krok

Metóda 1 z 2: Používanie rýchlych pravidiel

1. Získajte viac informácií o iónových zlúčeninách. Každý atóm má zvyčajne množstvo elektrónov, niekedy však získajú alebo stratia jeden elektrón navyše. Výsledok je jeden ión s elektrickým nábojom. Keď sa ión so záporným nábojom (ďalší elektrón) stretne s iónom s kladným nábojom (elektrón chýba), spoja sa spolu, rovnako ako záporný a kladný koniec dvoch magnetov. Výsledkom je iónová väzba.
   • Ióny so záporným nábojom sa nazývajú aniónya ióny s kladným nábojom katióny.
   • Normálne sa počet elektrónov v atóme rovná počtu protónov, kde sú elektrické náboje v rovnováhe.
2. Poznať rozpustnosť. Molekuly vody (H.₂O) majú neobvyklú štruktúru, s ktorou sa správajú ako magnet: jeden koniec má kladný náboj, zatiaľ čo druhý koniec je nabitý záporne. Keď zmiešate iónovú väzbu s vodou, zhromaždia sa okolo nej tieto „vodné magnety“, ktoré sa snažia od seba odtrhnúť pozitívne a negatívne ióny. Niektoré iónové väzby nie sú navzájom veľmi tesné; toto sú rozpustnýpretože voda roztrhne a rozpustí väzbu. Ostatné kompozity majú silnejšie väzby a sú Neriešiteľnépretože môžu držať spolu napriek molekulám vody.
   • Niektoré spojenia majú vnútorné väzby, ktoré sú svojou silou porovnateľné s ťahom vody. Tieto látky sú stredne rozpustný, pretože významná časť (ale nie všetky) väzieb bude odtrhnutá od seba.
3. Preštudujte si pravidlá rozpustnosti. Pretože interakcie medzi atómami sú dosť zložité, nie je vždy intuitívne, ktoré zlúčeniny sú rozpustné a nerozpustné. Nájdite prvý ión v zlúčenine v zozname nižšie a zistite, ako sa zvyčajne správa. Potom skontrolujte výnimky a uistite sa, že druhý ión neinteraguje abnormálne.
   • Napríklad použiť chlorid strontnatý (SrCl₂), vyhľadajte Sr alebo Cl v tučných krokoch uvedených nižšie. Cl je „väčšinou riešiteľný“, takže si pozrite nižšie uvedené výnimky. Sr nie je uvedený ako výnimka, takže SrCl₂ byť rozpustný.
   • Najčastejšie výnimky z každého pravidla sú uvedené nižšie. Existujú aj iné výnimky, ale pravdepodobne ich nenájdete v bežnej chemickej triede alebo laboratóriu.
4. Zlúčeniny sú rozpustné, ak obsahujú alkalické kovy vrátane Li, Na, K, Rb a Cs. Nazývajú sa tiež prvky skupiny IA: lítium, sodík, draslík, rubídium a cézium. Takmer každá zlúčenina s ktorýmkoľvek z týchto iónov je rozpustná.
   • Výnimka: Li₃PO₄ nie je rozpustný.
5. Zlúčeniny s NO₃, C.₂H.₃O₂, NO₂ClO₃ a ClO₄ sú rozpustné. Ide o dusičnanové, octanové, dusitanové, chlorečnanové a chloristanové ióny. Upozorňujeme, že acetát je často označovaný skratkou OAc.
   • Výnimky: Ag (OAc) (octan strieborný) a Hg (OAc)₂ (octan ortuťnatý) nie sú rozpustné.
   • AgNO₂ a KClO₄ sú iba „čiastočne rozpustné“.
6. zlúčeniny s Cl, Br a I sú zvyčajne rozpustné. Chloridové, bromidové a jodidové ióny takmer vždy tvoria rozpustné zlúčeniny, známe tiež ako halogénové soli.
   • Výnimka: Ak sa niektorý z nich viaže s iónmi striebra (Ag), ortuti (Hg₂) alebo olova (Pb), výsledok nie je rozpustný. To isté platí pre menej bežné zlúčeniny s meďou (Cu) a táliom (Tl).
7. Pripojenie k SO₄ sú zvyčajne rozpustné. Síranový ión zvyčajne tvorí rozpustné zlúčeniny, existuje však niekoľko výnimiek.
   • Výnimky: Síranový ión vytvára nerozpustné zlúčeniny s nasledujúcimi iónmi: stroncium Sr, bárium Ba, olovo Pb, striebro Ag, vápnik Ca, rádium Ra a diatomické striebro Ag₂. Pamätajte, že síran strieborný a síran vápenatý sa rozpúšťajú práve toľko, aby sa dali niekedy označiť za ťažko rozpustné.
8. Zlúčeniny s OH alebo S nie sú rozpustné. Jedná sa o hydroxidové a sulfidové ióny.
   • Výnimky: Pamätáte si na alkalické kovy (skupina I-A) a ako radi tvoria nerozpustné zlúčeniny? Li, Na, K, Rb a Cs všetky tvoria rozpustné zlúčeniny s hydroxidovými alebo sulfidovými iónmi. Okrem toho hydroxid vytvára rozpustné soli s iónmi kovov alkalických zemín (skupina II-A): vápnik Ca, stroncium Sr a bárium Ba. Upozorňujeme, že hydroxid so zlúčeninou alkalických zemín má práve toľko molekúl, aby sa spojili, aby sa niekedy považovali za „ťažko rozpustný“.
9. Zlúčeniny s CO₃ alebo PO₄ nie sú rozpustné. Posledná kontrola, či neobsahujú uhličitanové a fosforečnanové ióny, a mali by ste vedieť, čo môžete od tejto látky očakávať.
   • Výnimky: Tieto ióny tvoria rozpustné zlúčeniny s obvyklými látkami, alkalickými kovmi Li, Na, K, Rb a Cs, ako aj s amónnym NH₄.

Metóda 2 z 2: Výpočet rozpustnosti K._sp

1. Vyhľadajte produkt rozpustnosti konštanty K._sp. Táto konštanta je pre každé pripojenie iná, takže ju budete musieť vyhľadať v tabuľke v učebnici alebo online. Pretože tieto hodnoty sú určené experimentálne, môžu sa v jednotlivých tabuľkách veľmi líšiť, takže je lepšie použiť tabuľku v učebnici, ak existuje. Pokiaľ nie je uvedené inak, väčšina tabuliek predpokladá teplotu okolia 25 ° C.
   • Napríklad, ak chcete rozpustiť jodid olovnatý (PbI₂), zapíše sa rovnovážna konštanta súčinu rozpustnosti. Ak používate tabuľku na bilbo.chm.uri.edu, použite konštantu 7,1 × 10.
2. Najskôr si napíš chemickú rovnicu. Najskôr určte, ako sa zlúčenina rozkladá na ióny, keď sa rozpustí. Teraz napíš rovnicu s K._sp na jednej strane a jednotlivé ióny na druhej strane.
   • Napríklad molekula PbI₂ sa delí na ióny Pb, I a ďalšie I (musíte poznať alebo vyhľadať náboj jedného iónu, pretože viete, že celková zlúčenina má vždy neutrálny náboj).
   • Napíš rovnicu 7.1 × 10 = [Pb] [I]
3. Upravte rovnicu tak, aby používala premenné. Opíšte rovnicu ako jeden problém algebry a využite svoje znalosti o počte molekúl alebo iónov. Nastavte x na množstvo látky, ktorá sa rozpustí, a premenné prepíšte ako čísla každého iónu na x.
   • V našom príklade prepisujeme 7,1 × 10 = [Pb] [I]
   • Pretože v zlúčenine je iba jeden olovený ión (Pb), počet rozpustených molekúl zlúčeniny sa bude rovnať počtu voľných iónov olova. Môžeme teda nahradiť [Pb] x.
   • Pretože pre každý ión olova existujú dva jódové ióny (I), môžeme počet atómov jódu vyrovnať dvakrát.
   • Rovnica má teraz hodnotu 7,1 × 10 = (x) (2x)
4. Zvážte bežné ióny, ak existujú. Tento krok vynechajte, ak rozpúšťate zlúčeninu v čistej vode. Ak je však zlúčenina rozpustená v roztoku, ktorý už obsahuje jeden alebo viac základných iónov („bežný ión“), je rozpustnosť významne znížená. Účinok bežných iónov je najvýraznejší v zlúčeninách, ktoré sú väčšinou nerozpustné, a v týchto prípadoch sa dá predpokladať, že veľká väčšina iónov v rovnováhe pochádza z iónu, ktorý je už v roztoku prítomný. Opíšte rovnicu so známou molárnou koncentráciou (móly na liter alebo M) iónov, ktoré sú už v roztoku, a nahraďte hodnotu x použitú pre tento ión.
   • Napríklad, ak sa naša zlúčenina olova a jódu rozpustila v roztoku obsahujúcom 0,2 M chlorid olovnatý (PbCl₂), potom môžeme rovnicu prepísať na 7,1 × 10 = (0,2 M + x) (2x). A potom, pretože 0,2 M je taká vyššia koncentrácia ako x, môžeme to bezpečne prepísať na 7,1 × 10 = (0,2 M) (2x).
5. Vyriešte rovnicu. Riešime pre x a vedieme, ako je zlúčenina rozpustná. Kvôli definovaniu konštanty rozpustnosti bude vaša odpoveď vyjadrená ako počet mólov rozpustenej zlúčeniny na liter vody. Na nájdenie konečnej odpovede budete možno potrebovať kalkulačku.
   • Nasledujúce platí pre rozpustnosť v čistej vode, nie s bežnými iónmi.
   • 7,1 × 10 = (x) (2x)
   • 7,1 × 10 = (x) (4x)
   • 7,1 × 10 = 4x
   • (7,1 × 10) ÷ 4 = x
   • x = ∛ ((7,1 × 10) ÷ 4)
   • x = Rozpustí sa 1,2 x 10 molov na liter. Je to veľmi malé množstvo, takže viete, že táto zlúčenina je v zásade zle rozpustná.

Nevyhnutnosť

• Tabuľka konštánt pre produkty rozpustnosti (K._sp) pre spojenia.

Tipy

• Ak máte údaje z experimentov o tom, do akej miery je zlúčenina rozpustená, môžete na vyriešenie konštanty rozpustnosti K použiť rovnakú rovnicu._sp.

Varovania

• Neexistuje univerzálne akceptovaná definícia týchto pojmov, ale chemici sa zhodujú na väčšine zlúčenín. Niektoré okrajové prípady týkajúce sa zlúčenín s významným podielom rozpustených a nerozpustených molekúl je možné opísať pomocou rôznych tabuliek rozpustnosti.
• Niektoré staršie učebnice uvádzajú NH₄OH opäť ako rozpustná kompozícia. Toto je nesprávne; malé množstvá NH₄ a OH ióny možno pozorovať, ale nemožno ich izolovať za vzniku zlúčeniny.