Determinazione della solubilità

Contenuto

Al passo
Metodo 1 di 2: utilizzo di regole rapide
Metodo 2 di 2: calcolo della solubilità del K._sp
Necessità
Suggerimenti
Avvertenze

In chimica, la solubilità viene utilizzata per descrivere le proprietà di un solido che viene miscelato e si dissolve completamente in un liquido, senza lasciare particelle non disciolte. Solo i composti ionici (carichi) sono solubili. Ai fini pratici, memorizzare alcune regole o consultare un elenco di regole è sufficiente per dirti se la maggior parte dei composti ionici rimarrà solida se miscelata con acqua o se una quantità significativa si dissolverà. In realtà, alcune molecole si dissolveranno anche se non vedrai alcun cambiamento, quindi per esperimenti precisi dovrai sapere come calcolare questa quantità.

Al passo

Metodo 1 di 2: utilizzo di regole rapide

Scopri di più sui composti ionici. Ogni atomo ha normalmente un numero di elettroni, ma a volte guadagnano o perdono un elettrone in più. Il risultato è uno ione con una carica elettrica. Quando uno ione con una carica negativa (un elettrone in più) incontra uno ione con una carica positiva (manca un elettrone), si legano insieme, proprio come le estremità negativa e positiva di due magneti. Il risultato è un legame ionico.
- Vengono chiamati ioni con una carica negativa anionie ioni con carica positiva cationi.
- Normalmente, il numero di elettroni in un atomo è uguale al numero di protoni, dove le cariche elettriche sono in equilibrio.
Conosci la solubilità. Molecole d'acqua (H.₂O) hanno una struttura insolita, con la quale si comportano come una calamita: un'estremità ha una carica positiva mentre l'altra è caricata negativamente. Quando mescoli un legame ionico con l'acqua, questi "magneti dell'acqua" si raccoglieranno attorno ad esso, cercando di separare gli ioni positivi e negativi. Alcuni legami ionici non sono molto stretti tra loro; questi sono solubileperché l'acqua strapperà e dissolverà il legame. Altri compositi hanno legami più forti e lo sono Non risolvibileperché possono restare uniti nonostante le molecole d'acqua.
- Alcune connessioni hanno legami interni che sono paragonabili in forza alla trazione dell'acqua. Queste sostanze lo sono moderatamente solubile, perché una parte significativa (ma non tutta) delle obbligazioni verrà separata.
Studia le regole della solubilità. Poiché le interazioni tra gli atomi sono piuttosto complesse, non è sempre intuitivo quali composti siano solubili e insolubili. Trova il primo ione nel composto nell'elenco seguente per scoprire come si comporta normalmente, quindi controlla le eccezioni per assicurarti che il secondo ione non interagisca in modo anomalo.
- Ad esempio, per utilizzare il cloruro di stronzio (SrCl₂), cerca Sr o Cl nei passaggi in grassetto indicati di seguito. Cl è "per lo più risolvibile" quindi controlla le eccezioni di seguito. Sr non è indicato come eccezione, quindi SrCl₂ essere solubile.
- Di seguito sono elencate le eccezioni più comuni a ciascuna regola. Ci sono altre eccezioni, ma probabilmente non le troverai in una classe o in un laboratorio di chimica comune.
I composti sono solubili quando contengono metalli alcalini, inclusi Li, Na, K, Rb e Cs. Questi sono anche chiamati gli elementi del gruppo IA: litio, sodio, potassio, rubidio e cesio. Quasi tutti i composti con uno qualsiasi di questi ioni sono solubili.
- Eccezione: Li₃PO₄ non è solubile.
Composti con NO₃, C₂H.₃O₂, NO₂, ClO₃ e ClO₄ sono solubili. Questi sono rispettivamente gli ioni nitrato, acetato, nitrito, clorato e perclorato. Nota che l'acetato è spesso abbreviato con OAc.
- Eccezioni: Ag (OAc) (acetato d'argento) e Hg (OAc)₂ (acetato di mercurio) non sono solubili.
- AgNO₂ e KClO₄ sono solo "parzialmente solubili".
i composti con Cl, Br e I sono generalmente solubili. Gli ioni cloruro, bromuro e ioduro formano quasi sempre composti solubili, noti anche come sali alogeni.
- Eccezione: Se uno di questi si lega con ioni di argento (Ag), mercurio (Hg₂) o piombo (Pb), il risultato non è solubile. Lo stesso vale per i composti meno comuni con rame (Cu) e tallio (Tl).
Collegamenti a SO₄ sono generalmente solubili. Lo ione solfato di solito forma composti solubili, ma ci sono diverse eccezioni.
- Eccezioni: Lo ione solfato forma composti insolubili con i seguenti ioni: stronzio Sr, bario Ba, piombo Pb, argento Ag, calcio Ca, radio Ra e argento biatomico Ag₂. Si noti che il solfato d'argento e il solfato di calcio si dissolvono quanto basta per essere talvolta chiamati scarsamente solubili.
I composti con OH o S non sono solubili. Questi sono rispettivamente gli ioni idrossido e solfuro.
- Eccezioni: Ricordi i metalli alcalini (Gruppo I-A) e quanto amano formare composti insolubili? Li, Na, K, Rb e Cs formano tutti composti solubili con ioni idrossido o solfuro. Inoltre, l'idrossido forma sali solubili con ioni di metalli alcalino terrosi (Gruppo II-A): calcio Ca, stronzio Sr e bario Ba. Si noti che l'idrossido con composto alcalino terroso ha molecole appena sufficienti per aderire insieme per essere talvolta considerato "scarsamente solubile".
Composti con CO₃ o PO₄ non sono solubili. Controlla un'ultima volta la presenza di ioni carbonato e fosfato e dovresti sapere cosa aspettarti dal composto.
- Eccezioni: Questi ioni formano composti solubili con le solite sostanze, i metalli alcalini Li, Na, K, Rb e Cs, nonché con l'ammonio NH₄.

Metodo 2 di 2: calcolo della solubilità del K._sp

Cerca il prodotto di solubilità della costante K._sp. Questa costante è diversa per ogni connessione, quindi dovrai cercarla in una tabella nel tuo libro di testo o online. Poiché questi valori sono determinati sperimentalmente, possono variare notevolmente da tabella a tabella, quindi è meglio usare la tabella nel tuo libro di testo, se ce n'è una. Salvo diversa indicazione, la maggior parte delle tabelle presume una temperatura ambiente di 25o C.
- Ad esempio, se vuoi sciogliere lo ioduro di piombo (PbI₂), annotare la costante di equilibrio del prodotto di solubilità. Se stai usando una tabella su bilbo.chm.uri.edu, usa la costante 7.1 × 10.
Per prima cosa, scrivi l'equazione chimica. Innanzitutto, determina come il composto si scompone in ioni quando si dissolve. Ora scrivi un'equazione con K._sp da un lato e i singoli ioni dall'altro.
- Ad esempio, una molecola di PbI₂ si divide negli ioni Pb, I e un altro I (devi solo conoscere o cercare la carica di uno ione, perché sai che il composto totale ha sempre una carica neutra).
- Scrivi l'equazione 7,1 × 10 = [Pb] [I]
Modifica l'equazione per utilizzare le variabili. Riscrivi l'equazione come un singolo problema di algebra, utilizzando la tua conoscenza del numero di molecole o ioni. Poni x uguale alla quantità della sostanza che si dissolverà e riscrivi le variabili come i numeri di ogni ione in termini di x.
- Nel nostro esempio, riscriviamo 7,1 × 10 = [Pb] [I]
- Poiché nel composto è presente un solo ione piombo (Pb), il numero di molecole di composto disciolto sarà uguale al numero di ioni piombo liberi. Quindi possiamo sostituire [Pb] con x.
- Poiché ci sono due ioni di iodio (I) per ogni ione di piombo, possiamo equiparare il numero di atomi di iodio a 2x.
- L'equazione ora legge 7,1 × 10 = (x) (2x)
Considera gli ioni comuni, se ce ne sono. Salta questo passaggio se stai sciogliendo il composto in acqua pura. Tuttavia, se il composto viene sciolto in una soluzione che contiene già uno o più degli ioni costituenti (uno "ione comune"), la solubilità è notevolmente ridotta. L'effetto degli ioni comuni è più evidente nei composti che sono per lo più insolubili, e in questi casi si può presumere che la stragrande maggioranza degli ioni in equilibrio provenga dallo ione già presente nella soluzione. Riscrivi l'equazione con la concentrazione molare nota (moli per litro, o M) degli ioni già nella soluzione, sostituendo il valore di x che hai usato per quello ione.
- Ad esempio, se il nostro composto piombo-iodio fosse sciolto in una soluzione contenente 0,2 M di cloruro di piombo (PbCl₂), quindi possiamo riscrivere l'equazione come 7.1 × 10 = (0.2M + x) (2x). E poi, poiché 0.2M è una concentrazione così più alta di x, possiamo tranquillamente riscriverla come 7.1 × 10 = (0.2M) (2x).
Risolvi l'equazione. Risolvi per x e scopri quanto è solubile il composto. A causa del modo in cui viene definita la costante di solubilità, la tua risposta sarà espressa come il numero di moli del composto disciolto per litro d'acqua. Potrebbe essere necessaria una calcolatrice per trovare la risposta finale.
- Quanto segue si applica alla solubilità in acqua pura, non con ioni comuni.
- 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 = 1.2 x 10 moli per litro si dissolveranno. Questa è una quantità molto piccola, quindi sai che questo composto è in linea di principio scarsamente solubile.

Necessità

Tabella delle costanti per i prodotti di solubilità (K._sp) per i collegamenti.

Suggerimenti

Se disponi di dati da esperimenti sul grado di dissoluzione di un composto, puoi utilizzare la stessa equazione per risolvere la costante di solubilità K_sp.

Avvertenze

Non esiste una definizione universalmente accettata di questi termini, ma i chimici concordano sulla maggior parte dei composti. Alcuni casi marginali riguardanti i composti con una proporzione significativa di molecole disciolte e non disciolte possono essere descritti con diverse tabelle di solubilità.
Alcuni libri di testo più vecchi danno NH₄Ancora OH come composizione solubile. Questo non è corretto; piccole quantità di NH₄ e gli ioni OH possono essere osservati, ma non possono essere isolati per formare un composto.