10.7: Liukoisuusyhtälöt

Luvussa 5 tutustuimme luokkaan reaktioita, joissa muodostuu veteen ”liukenematon” kiinteä aine, joka saostuu liuoksesta. Näissä ”saostusreaktioissa” yksi ionisuola kuvattiin ”liukenemattomaksi”, mikä ajoi reaktiota kohti tuotteiden muodostumista. Hopeakloridi on klassinen esimerkki tästä. Jos hopeanitraattia (lähes kaikki nitraattisuolat ovat ”liukenevia” veteen) sekoitetaan natriumkloridin kanssa, muodostuu runsas valkoinen hopeakloridin sakka, ja hopeanitraattia pidetään ”liukenemattomana”.

Jos kuitenkin otettaisiin kirkas liuos hopeakloridin sakan yläpuolelta ja tehtäisiin kemiallinen analyysi, siinä olisi natriumioneja, nitraatti-ioneja sekä pieniä määriä kloridi- ja hopeaioneja. Hopea- ja kloridi-ionien pitoisuudet olisivat noin 1,67 × 10-5 M, mikä on paljon alhaisempi kuin pitoisuudet, joiden kanssa tavallisesti työskentelemme, joten sanomme, että hopeakloridi on ”veteen liukenematonta”. Tämä ei tietenkään pidä paikkaansa. Liukoisuus on tasapainotilanne, jossa ionit poistuvat kiinteältä pinnalta ja menevät liuokseen samaan aikaan, kun ionit laskeutuvat uudelleen kiinteälle pinnalle. Hopeakloridin osalta voisimme kirjoittaa tasapainoilmauksen seuraavasti:

AgCl(s) + H2O(l)⇄ Ag+(aq) + Cl-(aq)

Kirjoittaaksemme tasapainovakion lausekkeen tälle liukoisuusreaktiolle, meidän täytyy palauttaa mieleen luvussa 10 mainitut säännöt.2 tässä luvussa; sääntö #4 sanoo: ”Reaktioaineilla tai tuotteilla, jotka ovat läsnä kiinteinä tai nestemäisinä aineina tai liuottimena, on kaikilla aktiivisuusarvo 1, joten ne eivät vaikuta tasapainolaskennan lausekkeen arvoon”. Koska hopeakloridi on kiinteä aine ja vesi on liuotin, tasapainovakion lauseke on yksinkertaisesti,

\\]

Huomaa, että olemme merkinneet tasapainovakion nimellä Ksp, jossa ”sp” viittaa liukoisuustasapainoon tai ”liukoisuustuotteeseen” (ionien konsentraatioiden tulo). Voimme laskea Ksp:n arvon hopeakloridille edellä mainitsemiemme analyyttisten tietojen perusteella; kiinteän hopeakloridin vesiliuoksen hopea- ja kloridi-ionikonsentraatio on 1,67 × 10-5 M 25˚ C:ssa. Koska hopea- ja kloridi-ionien pitoisuudet ovat molemmat 1,67 × 10-5 M, Ksp:n arvon näissä olosuhteissa on oltava:

\=(1,67\ kertaa 10^{-5})^{2}=2,79\ kertaa 10^{-10}\]

Tämä on hyvin pieni, kun otetaan huomioon, että natriumkloridin Ksp on noin 29!

PbI2:n kaltaiselle suolalle kemiallinen analyysi kertoo, että lyijyn konsentraatio kylläisessä liuoksessa (suurin tasapainoliukoisuus tietyissä olosuhteissa, kuten lämpötilassa, paineessa jne.) on noin 1,30 × 10-3 M. Lyijy(II)-jodidin Ksp:n laskemiseksi on ensin kirjoitettava kemiallinen yhtälö ja sen jälkeen Ksp:n tasapainolauseke ja sen jälkeen yksinkertaisesti korvattava ionipitoisuudet. Muista, että jokaista lyijyionia kohti on kaksi jodidi-ionia, joten lyijy(II)-ionin ja jodidin pitoisuudet ovat 1,30 × 10-3 M ja 2,60 × 10-3 M vastaavasti.

PbI2(s) ⇄ Pb2+(aq) + 2 I-(aq)

\^{2}=(1.30\times 10^{-3})(2.60\times 10^{-3})^{2}=8.79\times 10^{-9}\]

Contributor

  • ContribEEWikibooks

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.