Iloczyn rozpuszczalności, rozpuszczalność molowa

 Zdania na iloczyn rozpuszczalności, rozpuszczalność molową, wytrącanie osadów jest zawsze na maturze. 
Dzisiaj wszystko w małej pigułce.



Czym jest iloczyn jonowy i iloczyn rozpuszczalności?


1 Iloczyn jonowy -  to iloczyn stężeń molowych kationu i anionu w roztworze elektrolitu. Iloczyn jonowy możemy opisać jako Kj. Dotyczy on roztworów nienasyconych. Mówi nam jakie jest łączne stężenie jonów.
                     H2O
np. AgNO3 ---->  Ag+ + NO3-

 Kj= [Ag+] * [NO3-]

              H2O
K2CO3----> 2K+ + CO32-
Kj= [K+]^2 * [CO32-]


2. Iloczyn rozpuszczalności (Ir lub Kso) - opisuje iloczyn jonowy w roztworze nasyconym, wartość iloczynu danego elektrolitu jest stała w danej temperaturze. Kso pozwala nam obliczyć stężenie molowe jonów z roztworze nasyconym. Po przekroczeniu wartości Kso następuje strącenie osadu. Im większa Kso, tym lepiej rozpuszczalna. Im mniejsza jest wartość iloczynu rozpuszczalności, tym trudniej rozpuszczalna sól, bo łatwiej wytrąca się w postaci osadu.


3. Efekt wspólnego jonu - dodanie elektrolitu o wspólnym jonie do nasyconego roztworu danej soli spowoduje częściowe wytrącenie tej soli na skutek zmiany stężenia drugiego jonu i przekroczenia iloczynu rozpuszczalności. Jeżeli do roztworu słabo rozpuszczalnego związku dodamy mocny elektrolit o jonie wspólnym z ta słabo rozpuszczalna substancja to zawsze nastąpi zmniejszenie rozpuszczalności tej słabo rozpuszczalnej substancji. Przykład do wodnego roztworu wodorotlenku glinu dodano nieco chlorku glinu: efekt-nastąpi zmniejszenie rozpuszczalności wodorotlenku glinu i wytracanie się osadu.


Czym jest rozpuszczalność molowa?

4. Rozpuszczalność molowa (s) -  to ilość moli substancji rozpuszczona w 1dm3 rozpuszczalnika, jest w zasadzie stężeniem molowym. Mówi ile moli się rozpuszcza w 1dm3. Im większy iloczyn molowy (s), tym lepiej rozpuszczalny elektrolit, czyli tym trudniej wytrąca się osad.
Zastosowanie np. porównanie rozpuszczalności soli o różnych typach budowy np. AgCl i PbCl2. Te dwie sole mają różną budowę, ich Kso ma różny wzór, dlatego musimy tutaj zastosować rozpuszczalność molową, aby je porównać nie Kso (bo mają różne wzory Kso).

           +H2O
AgCl-------> Ag+ + Cl-              Kso= [Ag+] [Cl-]

    s    <------   s         s                            s   *  s   = s^2

               +H2O
PbCl2  --------->  Pb2+ + 2Cl-          Kso= [Pb2+]  [Cl-]^2 
    s        <--------   s            2s                        s     *    (2s) ^2 = 4s3

Po wyliczeniu s dla obydwóch soli , możemy porównać która jest lepiej rozpuszczalna (ta której s jest większe).

Ponadto rozpuszczalność molową zastosujemy dla wyliczenia stężenia jonów dla substancji dysocjujących na pewną ilość kationów i anionów, gdy mamy podany tylko iloczyn rozpuszczalności, a nie znamy stężeń! We wszystkich pozostałych przypadkach nie stosujemy rozpuszczalności molowej.

CaSO4 <----> Ca2+ + SO42-         Kso=[Ca2+]*[SO42-]      s                   s           s                             s         s  = s^2
Ag2S -----> 2Ag+ + S2-               Kso= [Ag+]^2 [S2-]
     s    <----    2s         s                              2s      *    s = 4s3


 Zapamiętaj, że Kj dotyczy roztworów nienasyconych, 
Kso i s nasyconych.



Zadania dla was do rozwiązania :).

Zad.1

Oblicz stężenie jonów Ag+ w nasyconym roztworze AgCl, jeśli Kso= 1,6* 10-10

Zad.2

Oblicz stężenie jonów Ag+ w nasyconym roztworze Ag2S, jeśli Kso=4*10-48

Te dwa zadania zestawiłam specjalnie, abyście poczuli różnicę kiedy stężenie jonów możemy wyliczyć z Kso, a kiedy z s, gdy nie znamy stężeń jonów.

Zad.3

Czy straci się osad PbCl2, jeżeli do 200cm3 0,01 molowego roztworu Pb(NO3)dodamy 800 cm3 0,02 molowego NaCl? Ir PbCl2 = 1,6 * 10-5?

v= 0,8dm3 + 0,2dm3 = 1dm3

1.Obliczamy stężenie jonów Pb2+ oraz Cl-
v Pb(NO3)2 = 0,2dm3
C Pb(NO3)2 = 0,01 mol/dm3
 KsoPbCl2 = [Pb2+][Cl-]^2 = 1,6 * 10^-5

nPb2+ = 0,01* 0,2= 0,002mol

[Pb2+]=0,002 mol/dm3

vNaCl= 0,8dm3
CNaCl= 0,02mol/dm3

 nCl- = 0,016mol
CCl- = 0,016mol/dm3

2. Podstawiamy do wzoru wyliczone wartości

Kso PbCl2 = [Pb2+] [Cl-]^2
                          
0,002 * (0,016) ^ 2 = 5,12 * 10-7 wyliczona wartość jest mniejsza niż Ir zatem osad nie wytrąci się.




*****************************************************************************



Zadania typu: wypisz jony znajdujące się w roztworze :)
Bardzo częste.

Zad. 4

Do próbówki z wodnym r-rem Ca(NO3)2 dodawano nadmiaru Na2CO3. Wypisz jony znajdujące się w tym roztworze. 

Ca(NO3)2 + Na2CO3 ----> 2NaNO3 + CaCO3 (osad)
Ca2+ + 2NO3- + 2Na+ + CO32- -----> 2Na+ + 2NO3- + CaCO3 (osad)

Odp. Na+ , NO3-, CO32-

Zad.5


Jakie cząsteczki i jakie jony znajdują się w wodnym roztworze kwasu siarkowego? jakich jonów jest najwięcej? jakich jonów zawierających siarkę jest najwięcej?

W roztworze kwasu siarkowego (VI) mamy trzy rodzaje jonów:
 H⁺ (kation wodorowy), HSO₄⁻ (anion wodorosiarczanowy (VI) oraz SO₄²⁻ (anion siarczanowy (VI).
W niewielkiej ilości występują również cząsteczki kwasu siarkowego (VI) niezdysocjowane: H₂SO₄.
Najwięcej jest oczywiście kationów wodorowych, które powstają na każdym etapie dysocjacji tego kwasu:

H₂SO₄ -> H⁺ + HSO₄⁻
HSO₄⁻ -> H⁺ + SO₄²⁻

Jonem zawierającym siarkę, którego jest najwięcej to jon wodorosiarczanowy (VI), ponieważ powstaje on w I etapie i częściowo przechodzi w etap drugi, ale jest go mniej niż H+ bo powstaje tylko w jednym etapie i jednocześnie więcej, niż SO4 2-.
Najmniej jonów jest SO4 2-. Zaś jeśli chodzi o cząsteczki najmniej H2SO4.

Zatem układając joy od największej ilości do najmniejszej w tym roztworze otrzymamy:
H+, HSO4-, SO42-