Rozpuszczalność
substancji
i
rodzaje roztworów
Rozpuszczalność
substancji
i
rodzaje roztworów
Roztwór-układ wieloskładnikowy jednofazowy, o cząsteczkowej
dyspersji. Składnik roztworu będący w przewadze ilościowej nosi nazwę
rozpuszczalnika, pozostałe składniki są rozpatrywane jako substancje
rozpuszczone.
Rozróżnia się:
1) ze względu na stan skupienia: roztwory gazowe, ciekłe i stałe.
2) ze względu na spełnienie warunku o jednakowym współczynniku
aktywności wszystkich składników (równym jedności) i zachowaniu lub
doskonałe i rzeczywiste.
W medycynie leki w postaci rozpuszczonej (w wodzie, alkoholu, eterze,
glicerynie itp.). W dermatologii roztwory stosuje się do pędzlowania
skóry (np. wodne lub alkoholowe roztwory różnych barwników) lub do
okładów i przymoczków (np. okłady z roztworu kwasu bornego), rzadziej
w postaci kąpieli leczniczych (np. nadmanganianu potasu
Rozpuszczalnik-substancje ciekłe tworzące z substancjami w nich
rozpuszczonymi układ jednorodny (roztwór) lub w przypadku układu
ciecz-ciecz składnik roztworu znajdujący się w nadmiarze. Jako
rozpuszczalniki ciekłe stosowane są najczęściej:
1) ciecze o dużej wartości stałej dielektrycznej, np. woda, ciekły amoniak
(rozpuszczalnik elektrolitów),
2) ciecze organiczne o pośrednich wartościach stałej dielektrycznej, np.
alkohol, eter, estry (rozpuszczalnik polarnych związków organicznych).
3) ciecze o niskiej stałej dielektrycznej, np. benzen, ksylen
(rozpuszczalnik substancji niepolarnych).
Rozpuszczalność (substancji)-stężenie roztworu nasyconego
rozpatrywanej substancji w ustalonej temperaturze.
Stężenie roztworu-zawartość substancji rozpuszczonej odniesiona do
ilości rozpuszczalnika lub całego roztworu.
Roztwór mianowany-titrant, roztwór odczynnika chemicznego
o znanym stężeniu dodawany z biurety do roztworu oznaczanej
substancji podczas miareczkowania.
Dokładne ustalenie stężenia roztworu mianowanego (tzw. nastawianie
miana, czyli inaczej mianowanie roztworu) odbywa się za pomocą
substancji podstawowych lub innych roztworów mianowanych.
Roztwór nasycony-roztwór substancji pozostający w równowadze
z osadem tej substancji.
Marmego roztwór-stosowany do wykrywania alkaloidów wodny roztwór
jodku potasu z jodkiem kadmu. Po zakwaszeniu w obecności alkaloidów
tworzy się osad (osad analityczny).
•Istnieje wiele sposobów wyrażania stężenia roztworów. Różnią się one
między sobą tylko jednostkami, w których podaje się ilości substancji
rozpuszczonej, rozpuszczalnika lub roztworu.
W praktyce chemicznej stężenia roztworów wyraża się najczęściej w:
- procentach wagowych (%)
- molach w 1 dm
3
roztworu (stężenie molowe, mol/dm
3
- molach w 1 kg rozpuszczalnika (stężenie molarne, mol/kg)
- ułamkach molowych składników tworzących roztwór (x)
- stężenia normalne (mol/dm
3
)
a)
Stężenie procentowe roztworu C
p
Stężenie procentowe roztworu C
p
jest określane liczbą jednostek
wagowych (mg, g, kg, Mg) substancji rozpuszczonej zawartych w
100 jednostkach wagowych (mg, g, kg, Mg) roztworu.
Przykład:
roztwór 20%-owy jest to roztwór zawierający 20 jednostek
wagowych (mg, g, kg, Mg) substancji rozpuszczonej w 100
jednostkach wagowych (mg, g, kg, Mg) roztworu,
czyli jest to roztwór powstały ze zmieszania 10 jednostek
wagowych (mg, g, kg, Mg) substancji z 90 jednostkami wagowymi
(mg, g, kg, Mg) rozpuszczalnika
Związek między stężeniem procentowym roztworu C
p
, liczbą
jednostek wagowych substancji rozpuszczonej a oraz liczbą
jednostek rozpuszczalnika b wyprowadza się w następujący
sposób:
jeżeli w a + b jednostek wagowych roztworu znajduje się a
jednostek wagowych substancji rozpuszczonej, to w 100
jednostkach wagowych roztworu znajduje się C
p
jednostek
wagowych substancji rozpuszczonej, czyli;
a + b j.wag. roztworu - a j. wag. substancji
100 j.wag.roztworu - C
p
j. wag. substancji
Z powyższego otrzymujemy wzór na stężenie procentowe
C
p
= a * 100% / (a+b)
Przykład 1
Oblicz stężenie procentowe roztworu otrzymanego ze zmieszania 20 soli
NaCl i 140 g wody.
Rozwiązanie
Masa roztworu jest sumą masy substancji rozpuszczonej i masy
rozpuszczalnika: 20 g + 140 g = 160 g
Stąd możemy zapisać że:
w 160 g roztworu znajduje się 20 g NaCl
a w 100 g roztworu znajduje się x g cukru x = 20*100 / 160 = 12,5 g
W 100 g otrzymanego roztworu znajduje się 12,5 g NaCl, a więc roztwór
jest 12,5% - owy
Przykład 2
Do 30 g 60%-owego roztworu dodano 50 g wody. Oblicz stężenie
procentowe otrzymanego roztworu.
Rozwiązanie po dodaniu do roztworu wody jego stężenie zmniejszy się,
ale masa substancji rozpuszczonej pozostanie bez zmiany. należy więc
obliczyć masę substancji znajdującej się w 30 g 60% -owego roztworu:
100 g roztworu zawiera 60 g substancji
30 g roztworu zawiera x g substancji
x = 30*60 / 100 = 18 g
Masa roztworu po dodaniu wody wynosi: 30 g + 50 g = 80 g.Po
rozcieńczeniu:
80 g roztworu zawiera 18 g substancji
100 g roztworu zawiera x g substancji
x = 18*100 / 80 = 22,5 g
Otrzymany roztwór jest 22,5%-owy
b) Stężenie molowe roztworu C
m
Stężenie molowe roztworu jest liczbą moli substancji rozpuszczonej w 1
dm
3
roztworu
Przykład
Roztwór 1 molowy jest to roztwór, który w 1 dm
3
roztworu zawiera 1mol
substancji (definicja mola).
Stężenie molowe możemy wyrazić wzorem
C
m
= n
j
/ V
gdzie; n
j
- ilość moli składnika j, V - objętość roztworu
Ilość moli składnika n
j
możemy obliczyć z wzoru
n
j
= m
j
/ M
j
gdzie: m
j
- masa substancji j, M
j
- masa molowa substancji j
Wstawiając wyrażenie na n
j
do wzoru na C
m
otrzymamy
C
m
= m
j
/ (M
j
*V)
Przy obliczaniu stężeń molowych możemy korzystać z wzorów na stężenie
molowe C
m
lub z równań na proporcję
Przykład1
Ile gramów NaOH znajduje się w 300 cm
3
0,1 molowego roztworu?
Rozwiązanie
Obliczamy masę molową M(NaOH) - wynosi ona 40 g/mol. Ponieważ
roztwór jest 0,1 molowy, to 0,1 mola NaOH ma masę: 0,1 mola x 40g/mol
= 4g. To oznacza, że w 1 dm
3
roztworu znajduje się 4 g NaOH.
Układając równania na proporcję możemy napisać
w 1000 cm
3
0,1 molowego znajduje się 4 g NaOH
a w 300 cm
3
0,1 molowego roztworu zawiera x g NaOH
x = 4 x 300 / 1000 = 1,2 g NaOH
Rozwiązanie z wykorzystaniem wzoru W celu obliczenia masy NaOH
wzór na C
m
przekształcamy i otrzymujemy postać, która pozwala nam
obliczenie masy NaOH.
m
j
= C
m
*M
j
*V
stąd wstawiając do wzoru dane otrzymamy.
m
NaOH
= 0,1 mol/dm
3
* 40 g/mol * 0,3 dm
3
= 1,2 g NaOH
W 300 dm
3
0,1 molowego roztworu NaOH znajduje się 1,2 g NaOH
Uwaga Korzystając z równań na proporcję jak i z wzoru należy pamiętać o
zastosowaniu właściwych jednostek. Jeżeli nie są zgodne, dokonujemy
przeliczeń.
c) Ułamek molowy
Ułamek molowy X
j
składnika n
j
w roztworze określa udział liczby moli
danego składnika w całkowitej liczbie moli fazy mieszanej.
Przykład
Ułamek molowy X
j
= 0,2 oznacza, że dany składnik roztworu stanowi dwie
dziesiąte ogólnej liczby moli roztworu
Zależność między ułamkiem molowym składnika X
j
, liczbą moli tego
składnika n
j
oraz ogólną liczbą moli składników tworzących roztwór
(suma)n
j
jest następująca:
X
j
= n
j
/ (suma) n
j
Dla dwuskładnikowego roztworu ułamki molowe obu komponentów są
opisane równaniami:
X
1
= n
1
/ (n
1
+ n
2
)
X
2
= n
2
/ (n
1
+ n
2
)
czyli
X
1
+ X
2
= 1
Przykład 1
Roztwór składa się z dwóch moli kwasu siarkowego i trzech moli wody.
Oblicz ułamki molowe obu składników roztworu
Rozwiązanie
Liczba moli H
2
SO
4
n
1
= 2, liczba moli wody n,sub>2 = 3, liczba moli
tworzących roztwór: n
1
+ n
2
= 2 + 3 = 5. Ułamki molowe są odpowiednio
równe
X
1
= 2 / (2 + 3) = 0,4
X
2
= 3 / (2 + 3) = 0,6
Odpowiedź
Otrzymany roztwór składa się z 0,4 ułamka molowego H
2
SO
4
i 0,6 ułamka
molowego wody.
d) Przeliczanie stężeń roztworów
W praktyce chemicznej często zachodzi konieczność przeliczenia stężenia
roztworu z jednych jednostek na inne, np. zamiana stężenia procentowego
roztworu na stężenie molowe
W czasie przeliczania stężenia molowego na procentowe i odwrotnie
wykorzystujemy równania na proporcje;
100 g - C
p
(%)
1000 x d - x (g)
gdzie: d - gęstość roztworu (g/cm
3
)
Ponieważ stężenie molowe możemy wyrazić równaniem C
m
= x / M, więc
równania na proporcje możemy zapisać
100 g - C
p
(%)
1000 x d - C
m
*M(g)
gdzie - M - masa molowa substancji
Związek między stężeniem molowym i procentowym wyrażony wzorem
(wyprowadzony z równań na proporcję), możemy zapisać.
C
m
= (10*d*C
p
) / M
Przykład 1
Oblicz stężenie molowe 13,45% roztworu Na
2
CO
3
, którego gęstość wynosi
d = 1,14 g/cm
3
Rozwiązanie
Najpierw obliczamy masę 1 dm
3
roztworu. Wynosi ona 1000 cm
3
*1,14
g/cm
3
= 1140 g. Z równań na proporcję obliczamy masę Na
2
CO
3
.
100 g roztworu zawiera 13,45 g Na
2
CO
3
w 1140 g roztworu jest x g Na
2
CO
3
x= (13,45 * 1140) / 100 = 153,33 g Na
2
CO
3
Ponieważ masa molowa M Na
2
CO
3
wynosi 106 g/mol to 153,33 g
odpowiada 1,45 mola, ponieważ 153,33 : 106,0 = 1,45.
Rozwiązanie z wykorzystaniem wzoru
C
m
= (10*d*C
p
) / M = (10 * 1,14 * 13,45) / 106,0 = 1,45 mol/dm
3
Odpowiedź
Roztwór jest 1,45 molowy
Przykład 2
Oblicz stężenie procentowe 12,5 molowego roztworu KOH, którego
gęstość wynosi d = 1,48 g/cm
3
Rozwiązanie
Masa molowa M(KOH) = 56,11 g/mol. Ponieważ roztwór jest 12,5 molowy,
to w roztworze znajduje się 12,5 mol * 56,11 g/mol = 701.38 g KOH. Masa
1 dm,sup>3 roztworu ma masę 1000 cm
3
* 1,48 g/cm
3
= 1480 g.
Jeżeli 1480 g roztworu zawiera 701,38 g KOH
to 100 g roztworu zawiera x g KOH
x = (701,38 * 100) / 1480 = 47,4 g KOH
A to oznacza, że w 100 gramach roztworu jest 47,4 g KOH
Taki sam wynik osiągniemy korzystając z wzoru na przeliczanie jednostek
stężenia (patrz wyżej)
Odpowiedź
12,5 molowy roztwór KOH jest 47,4%
e) Mieszanie roztworów o różnych stężeniach
Po rozcieńczeniu roztworu czystym rozpuszczalnikiem albo po zmieszaniu
roztworów tej samej substancji o różnych stężeniach otrzymuje się nowy
roztwór, w którym ilość substancji rozpuszczonej jest sumą jej ilości w
roztworach wyjściowych, natomiast końcowe stężenie jest odwrotnie
proporcjonalne do objętości lub masy roztworu końcowego.
Po zmieszaniu a jednostek wagowych (lub objętościowych) roztworu o
stężeniu A oraz b jednostek wagowych (lub objętościowych) roztworu o
stężeniu B, otrzymuje się a + b jednostek wagowych (lub objętościowych)
nowego roztworu o stężeniu C. Jeżeli A>B, to A>C>B.
Zawartość substancji rozpuszczonej w roztworach wyjściowych i
końcowym jest jednakowa, zatem:
a * A + b * B = (a + B)* C stąd
a / b = (C - B) / (A - C)
Jest to reguła mieszanin, którą można sformułować w następujący sposób.
Ilości roztworów mieszanych są odwrotnie proporcjonalne do
różnicy między stężeniami roztworów wyjściowych i stężeniem
otrzymanego roztworu końcowego
Posługując się regułą mieszania w obliczeniach należy pamiętać, że ilości
roztworów wyraża się w jednostkach wagowych, gdy ich stężenia są
podane w procentach, natomiast w jednostkach objętościowych dla
roztworów o stężeniach wyrażonych w mol/dm
3
.
Jeżeli miesza się roztwory, których stężenia podane są w różnych
jednostkach, należy najpierw wyrazić w tych samych jednostkach, a
następnie stosować regułę mieszania
Duże udogodnienie w obliczaniu stężenia roztworu powstałego ze
zmieszania dwóch roztworów tej samej substancji, ale o różnych
stężeniach, lub podczas rozcieńczania roztworu, daje schemat krzyżowy
(metoda krzyżowa) wynikający z reguły mieszania:
A --
C - B = a
A
\ /
c
/ \
B
--
A -
C
= b
B
Po lewej stronie wypisuje się stężenia roztworów wyjściowych (A) i (B), w
środku krzyża żądane stężenie roztworu (C), a po prawej stronie różnice
stężeń, przy czym należy zawsze odejmować od większej wartości
stężenia wartość mniejszą.
Rozwinięcie schematu krzyżowego jest następujące: (C-B) jednostek
roztworu o stężeniu A zmieszane z (A-C) jednostkami roztworu o stężeniu
B daje (C-B) + (A-C), czyli (A-B) jednostek roztworu o stężeniu C.
Przykład 1
Ile gramów wody należy dodać do 150 g 30% roztworu, aby otrzymać
22,5% roztwór?
Rozwiązanie
Rezultat końcowy obliczeń można otrzymać kilkoma sposobami:
a) W 150 g 30% roztworu znajduje się:
w 100 g roztworu znajduje się 30 g substancji
w 150 g roztworu znajduje się x g substancji
x = 150 x 30 / 100 = 45 g substancji.
Taka sama masa substancji musi znajdować się również w roztworze po
rozcieńczeniu.
Jeżeli 100 g roztworu zawiera 22,5 g substancji
to x g roztworu zawiera 45 g substancji
x = 45 x 100 / 22,5 = 200 g roztworu
Masa wody wynika z różnicy mas obu roztworów: 200 g - 150 g = 50 g
b) Stosując regułę mieszania otrzymuje się:
30 x 150 / 100 + x - 0 / 100 = 22,5 (150 + x) / 100
x = 50 g
c) Metoda krzyżowa:
czyli: 22,5 g 30% roztworu + 7,5 g wody = 30 g 22,5% roztworu, a stąd:
22,5 g 30% roztworu należy zmieszać z 7,5 g wody
150g 30% roztworu należy zmieszać z x g wody
x = 7,5*150 / 22,5 = 50 g wody
Aby otrzymać 22,5% roztwór należy do 150 g 30% roztworu dodać 50
wody.
30
-- 22,5-0 0 22,5
g
\ /
22,
5
/ \
0 -- 30 –
22,5
=
7,5g
Przykład 2
Ile gramów 25% roztworu należy dodać do 350 g 55% roztworu, aby
otrzymać roztwór 30%
Rozwiązanie
5 g (55% roztworu) + 25 g (25% roztworu) = 30 g (30% roztworu)
Stąd
5g 55% roztworu należy zmieszać z 25 g 25% roztworu
350 g 55% roztworu należy zmieszać z x g 25% roztworu
x = 25 x 350 / 5 = 1750 g 25% roztworu
Aby otrzymać 30% roztwór należy do 350 g 55% roztworu dodać
1750 g 25% roztworu
55% --
30 -
25
= 5g
\ /
30%
/ \
25%
--
55 -
30
=
25g
Roztwory elektrolitów
a) Obliczenia związane ze stopniem dysocjacji, stała
dysocjacji i pH
Stopień dysocjacji (alfa) - jest to stosunek cząsteczek (moli)
zdysocjowanych (c) do liczby cząsteczek (moli) wprowadzonych
pierwotnie do roztworu (c
o
)
(alfa)a = c / c
o
Stała dysocjacji kwasowej - wynika z prawa działania mas. Stałe
dysocjacji określają równowagę między jonami i niezdysocjowanymi
cząsteczkami - są wielkościami charakterystycznymi dla elektrolitów
słabych.
Przykład
CH
3
COOH + H
2
O <=> H
3
O
+
+ CH
3
COO
-
Dla wyżej napisanego przykładu równanie na stałą dysocjacji kwasowej
ma postać
K
c
= [H
3
O
+
] * [CH
3
COO
-
] / [CH
3
COOH]
Stopień dysocjacji i stała dysocjacji są wzajemnie ze sobą powiązane
zgodnie z prawem rozcieńczeń Oswalda
K
c
= (alfa)
2
* c
o
/ 1 - (alfa)
gdzie c
o
stężenie wyjściowe
Elektrolity mocne nie podlegają prawu działania mas - ponieważ są
całkowicie zdysocjowane
Wzory algebraiczne wykorzystywane podczas
obliczeń związanych z pH
Dysocjacja wody
H
2
O + H
2
O <=> H
3
O
+
+ OH
-
Wzór na stałą dysocjacji wody
K = [H
3
O
+
]*[OH
-
] / [H
2
O]
2
Iloczyn jonowy wody
K
H2O
= K*[H
2
O]
2
= [H
3
O
+
]*[OH
-
]
Stężenia jonów [H
3
O
+
] [OH
-
]
[H
3
O
+
]=[OH
-
] = 1,00*10
-7
mol/dm
3
Wartość iloczynu jonowego wody
K
H2O
= [H
3
O
+
]*[OH
-
] = 1,00*10
-14
Definicja pH (wykładnik stężenia jonów
hydroniowych)
- Jest to ujemny logarytm dziesiętny ze
stężenia jonów wodorowych
pH = -log[H
3
O
+
] stąd
[H
3
O
+
] = 10
-pH
Podobnie
pOH = -log[OH
-
] oraz [OH
-
] = 10
-pOH
oraz
pH + pOH = 14
Przykład 1
Jaka jest wartość wykładnika stężenia jonów hydroniowych w roztworze, w
którym stężenie jonów [H
3
O
+
] = 3*10
-8
mol/dm
3
?. Jaki jest odczyn
roztworu?
Rozwiązanie
Do obliczenia pH korzystamy ze wzoru pH = -log[H
3
O
+
]
pH = -log[H
3
O
+
] = log(3*10
-8
) = 7,52
Odpowiedź
Odczyn roztworu jest zasadowy, ponieważ pH.7,00
Przykład 2
Jakie jest stężenie molowe kwasu, jeżeli wykładnik stężenia jonów
wodorowych pH = 1,60?. Uwaga - dysocjacja kwasu jest pełna
Rozwiązanie
Sposób 1 - wykorzystanie wzoru pH = -log[H
3
O
+
] = 1,60
Korzystając z tablic logarytmicznych lub kalkulatora odczytamy że,
[H
3
O
+
] = 2,5 * 10
-2
mol/dm
3
Sposób 2 - korzystamy z zależności [H
3
O
+
] = 10
-pH
[H
3
O
+
] = 10
-pH
= 10
-1,6
= 10
(-2 +0,4)
= 10
0,4
* 10
-2
= 2,5*10
-2
mol/dm
3
Odpowiedź
Roztwór kwasu jest 0,025 molowy
Przykład 3
Obliczyć stężenie jonów wodorowych i pH roztworu 0,1 molowego kwasu
octowego, jeżeli wartość stałej dysocjacji kwasu wynosi K
c
= 1,8 * 10
-5
Rozwiązanie
Do obliczenia stężenia jonów wodorowych korzystamy z równania na stałą
dysocjacji kwasu octowego.
K
c
= [H
3
O
+
] * [CH
3
COO
-
] / [CH
3
COOH]
W stanie równowagi [H
3
O
+
] = [CH
3
COO
-
] = x
oraz [CH
3
COOH] = (c-x)
stąd
K
c
= x
2
/ (c -x)
ponieważ x jest w porównaniu z c bardzo małe to możemy zapisać że, (c -
x) = c
wtedy
K
c
= x
2
/ c
Po wstawieniu danych, przekształceniu i obliczeniu otrzymamy że x =
[H
3
O
+
] = 1,34 * 10
-3
mol/dm
3
Odpowiedź
pH = -log(1,34 * 10
-3
) =2,87
b) Obliczenia związane z iloczynem rozpuszczalności
W każdym nasyconym roztworze trudno rozpuszczalnego elektrolitu
istnieje równowaga pomiędzy jonami elektrolitu w roztworze a nadmiarem
fazy stałej pozostającej z nim w kontakcie.
Roztwór nasycony jest bardzo rozcieńczony, ponieważ elektrolit jest w
wodzie trudno rozpuszczalny. W takim rozcieńczonym roztworze znajdują
się wyłącznie jony elektrolitu, natomiast nie są w nim obecne cząsteczki
niezdysocjowane.
Stan równowagi opisuje równanie
(KtAn)
st
<=> Kt
+
+ An
-
stąd możemy zapisać że równanie opisujące stan równowagi ma postać
K = [Kt
+
]*[An
-
] / [KtAn]
st
Ponieważ stężenie fazy stałej jest niezmienne, wyraz [KtAn]
st
możemy
przenieść na lewą stronę równania, uzyskując iloczyn dwu stałych
nazywany iloczynem rozpuszczalności i oznaczany symbolem K
s
.
K*[KtAn]
st
= K
s
= [Kt
+
]*[An
-
]
Iloczyn sążeń jonowych [Kt
+
]*[An
-
] w nasyconym roztworze nosi nazwę
iloczynu jonowego.
Iloczyn jonowy trudno rozpuszczalnego elektrolitu w roztworze
nasyconym, pozostającym w równowadze z nadmiarem fazy
stałej, jest równy iloczynowi rozpuszczalności, wielkości stałej w
określonej temperaturze.
W przypadku gdy elektrolit dysocjuje na kilka jonów >>2, wyrażenie na
iloczyn rozpuszczalności przyjmie postać
K
s
= [Kt
y+
]
x
* [An
x-
]
y
Przykład;
Bi
2
S
3
<=> 2Bi
3+
+ 3S
2-
odpowiednio do przykładu K
s
= [Bi
3+
]
2
* [S
2-
]
3
Iloczyn rozpuszczalności charakteryzuje rozpuszczalność danego trudno
rozpuszczalnego elektrolitu w określonej temperaturze, a jej miarą jest
stężenie elektrolitu w roztworze nasyconym. Molową rozpuszczalność
trudno rozpuszczalnego elektrolitu w nasyconym roztworze oznaczono
literą S.
W przykładzie molowa rozpuszczalność Bi
2
S
3
wyniesie S
Bi2S3
.
Dla wyżej napisanego przykładu możemy odczytać, że z jednego mola
Bi
2
S
3
otrzymamy dwa mole Bi
3+
i trzy mole S
2-
.
Po podstawieniu stężeń do iloczynu jonowego otrzymuje się
K
s
= [Bi
3+
]
2
* [S
2-
]
3
= (2S)
2
* (3S)
3
Wartości iloczynów rozpuszczalności dla różnych substancji są dostępne w
postaci tabel w podręcznikach do chemii.
Maja zastosowanie podczas określania warunków w jakich wytrącają się
osady.
Przykład 1
Do 500 cm
3
0,008 molowego roztworu CaCl
2
dodano 500 cm
3
0,01
molowego roztworu Na
2
SO
4
. Wykazać, czy w danych warunkach strąci się
osad CaSO
4
.
Wartość iloczynu rozpuszczalności CaSO
4
K
s
= 2,4*10
-5
Rozwiązanie
Po zmieszaniu roztworów objętość podwoiła się, a stężenia soli
zmniejszyły się do połowy i wynoszą:
[Ca
2+
] = 0,008 * 0,5 = 0,004 mol/dm
3
[SO
4
2-
] = 0,01 * 0,5 = 0,005 mol/dm
3
K
s
= [Ca
2+
] * [SO
4
2-
] = 0,004 * 0,005 = 2,0 * 10
-5
i jest mniejszy od wartości iloczynu rozpuszczalności CaSO
4
;
2,0 * 10
-5
< 2,4 * 10
-5
Odpowiedź;
Taki roztwór siarczanu wapniowego jest nienasycony i osad się nie strąci.
Przykład 2
Obliczyć w (g*dm
-3
) rozpuszczalność PBI
2
w czystej wodzie oraz stężenia
każdego z jonów w roztworze nasyconym w temperaturze pokojowej.
Wartość iloczynu rozpuszczalności PbI
2
K
s
= 7,1 * 10
-9
Rozwiązanie PbI
2
dysocjuje według równania
PbI
2
<=> Pb
+2
+ 2I
-
z równania widzimy że, z jednego mola powstaje 1 mol Pb
2+
i 2 mole I
-
.
Jeżeli molowa rozpuszczalność PbI
2
wynosi S, to [Pb
+2
] = S, [I
-
] = 2S
Wyrażenie na iloczyn rozpuszczalności dla PbI
2
ma wtedy postać:
K
s
= [Pb
+2
] * [I
-
]
2
= S * (2S)
2
= 7,1 * 10
-9
stąd S = 1,21 * 10
-3
mol/dm
3
.
ponieważ rozpuszczalność trudno rozpuszczalnego elektrolitu określa się
jego stężenie molowe w roztworze nasyconym
S
Pb
+2
= 1,21 * 10
-3
mol/dm
3
[Pb
+2
] = 1,21 * 10
-3
mol/dm
3
[I
-
] = 2 * 1,21 * 10
-3
mol/dm
3
Odpowiednie masy molowe wynoszą: PbI
2
- 461 g/mol, Pb
2+
- 207,2 g/mol,
I
-
- 126,9 g/mol
W przeliczeniu na gramy otrzymamy wartości stężeń, które będą wynosiły
c
PbI2
= 1,21 * 10
-3
* 461 = 0,5578 g/mol
3
c
Pb
+2
= 1,21 * 10
-3
* 207,2 = 0,2507 g/mol
3
c
I
-
= 2 * 1,21 * 10
-3
* 126,9 = 0,3071 g/mol
3
Substancje dzielimy na trzy rodzaje
Typ roztworu
Homogeniczny
(właściwy)
koloidalny
Heterogeniczny
(niewłaściwy,
zawiesina)
Rozmiar
cząstek
Cząstki bardzo
małe, o
rozmiarach
poniżej 1 nm
Cząstka średniej
wielkości, o
rozmiarach 1-
300 nm
Cząstka bardzo
duża, o
rozmiarach
powyżej 300 nm
Autor prezentacji:
Łukasz Jankowski kl. 1e
Źródła:
- internet
- podręcznik do chemii
- moja główka