U kemiji se topljivost koristi za opisivanje svojstava čvrstih spojeva koji su pomiješani i potpuno otopljeni s tekućinom bez ostavljanja bilo kakvih nerastvorljivih čestica. Samo se ionizirani (nabijeni) spojevi mogu otopiti. Radi praktičnosti, možete jednostavno zapamtiti nekoliko pravila ili pogledati popis da vidite hoće li većina čvrstih spojeva ostati čvrsta kada se stavi u vodu ili će se otopiti u velikim količinama. U stvari, neki će se molekuli otopiti čak i ako ne vidite promjenu. Da bi se eksperiment izveo s preciznošću, morate znati izračunati količinu otopljene otopine.
Korak
Metoda 1 od 2: Korištenje brzih pravila
Korak 1. Proučite jonska jedinjenja
Normalno, svaki atom ima određeni broj elektrona. Međutim, ponekad atomi dobivaju ili gube elektrone. Rezultat je a ion koja je naelektrisana. Kada negativno nabijeni ion (koji ima jedan dodatni elektron) naiđe na pozitivno nabijen ion (gubi elektron), dva iona se povezuju poput pozitivnog i negativnog pola magneta, stvarajući ionski spoj.
- Negativno nabijeni ioni se zovu anion, dok se pozitivno nabijeni ion naziva kation.
- U normalnim okolnostima, broj elektrona jednak je broju protona u atomu čime se negira njegov električni naboj.
Korak 2. Shvatite temu topljivosti
Molekule vode (H2O) ima neobičnu strukturu sličnu magnetu. Jedan kraj ima pozitivan naboj, dok je drugi kraj negativno nabijen. Kad se ionsko jedinjenje stavi u vodu, "magnet" vode će ga okružiti i pokušati privući i odvojiti pozitivne i negativne ione. Veze u nekim jonskim jedinjenjima nisu jako jake. Takav spoj rastvorljiv u vodi jer će voda odvojiti ione i otopiti ih. Neki drugi spojevi imaju jače veze tako da nije rastvorljiv u vodi uprkos tome što je okružen molekulima vode.
Razni drugi spojevi imaju unutrašnje veze koje su jednako jake koliko sila privlači molekule. Takvi spojevi se nazivaju slabo rastvorljiv u vodi jer veliki dio spoja privlači voda, ali je ostatak i dalje stopljen.
Korak 3. Naučite pravila o rastvorljivosti
Međuatomske interakcije su prilično složene. Spojevi koji su topljivi ili netopivi u vodi ne mogu se jednostavno intuitivno vidjeti. Na donjem popisu pronađite prvi ion u spoju za traženje kako biste utvrdili njegovo ponašanje. Zatim provjerite ima li iznimki kako biste bili sigurni da drugi ion nema neobične interakcije.
- Na primjer, za provjeru Stroncijevog klorida (SrCl2), potražite Sr ili Cl u koracima podebljanim ispod. Cl je "obično topljiv u vodi", pa provjerite sljedeći za izuzetke. Sr nije uključen u izuzetak pa je SrCl2 definitivno topljiv u vodi.
- U nastavku su navedeni najčešći izuzeci od svakog pravila. Postoji nekoliko drugih izuzetaka, ali oni se vjerojatno neće naći u laboratoriji ili na satu hemije općenito.
Korak 4. Jedinjenja se mogu rastvoriti ako sadrže alkalne metale, uključujući Li+, N / A+, K+, Rb+, i Cs+.
Ovi elementi su poznati i kao elementi grupe IA: litijum, natrijum, kalijum, rubidijum i cezijum. Gotovo svi spojevi koji sadrže jedan od ovih iona topljivi su u vodi.
-
Izuzetak:
Li3PO4 nerastvorljiv u vodi.
Korak 5. NE3-, C2H3O2-, NE2-, ClO3-, i ClO4- rastvorljiv u vodi.
Nazivi su nitratni, acetatni, nitritni, hloratni i perhloratni ioni. Imajte na umu da se acetat često skraćuje na OAC.
-
Izuzetak:
Ag (OAc) (srebrni acetat) i Hg (OAc)2 (živin acetat) je nerastvorljiv u vodi.
- AgNO2- i KClO4- samo "slabo topljiv u vodi".
Korak 6. Cl. Jedinjenja-, Br-, i ja- obično slabo topljiv u vodi.
Hloridni, bromidni i jodidni ioni uvijek tvore spojeve topive u vodi koji se nazivaju halogenidne soli.
-
Izuzetak:
Ako jedan od ovih iona veže ion srebra Ag+, živa Hg22+, ili olovo Pb2+, rezultirajući spoj je netopiv u vodi. Isto vrijedi i za manje uobičajeno jedinjenje, naime par Cu+ i talij Tl+.
Korak 7. Jedinjenja koja sadrže SO42- općenito topljiv u vodi.
Sulfatni ion obično tvori spojeve topive u vodi, ali postoje izuzeci.
-
Izuzetak:
Sulfatni ion stvara nerastvorljiva jedinjenja u vodi sa: stroncijumom Sr2+, barij Ba2+, olovo Pb2+, srebrna Ag+, kalcijum Ca2+, radij Ra2+, i dvoatomno srebro Ag22+. Imajte na umu da su srebrni sulfat i kalcijev sulfat dovoljno topljivi da ih neki nazivaju blago topljivim u vodi.
Korak 8. Jedinjenja koja sadrže OH- ili S2- nerastvorljiv u vodi.
Gornji ioni se zovu hidroksid i sulfid.
-
Izuzetak:
Sjetite se alkalnih metala (grupe I-A) i koliko lako ioni iz elemenata u tim grupama stvaraju spojeve topive u vodi? Li+, N / A+, K+, Rb+, i Cs+ će tvoriti spojeve topive u vodi s hidroksidnim ili sulfidnim ionima. Osim toga, hidroksidi također tvore soli topive u vodi s zemnoalkalijskim ionima (Grupa II-A): kalcij Ca2+, stroncij Sr2+, i barij Ba2+. Imajte na umu da spojevi proizvedeni od hidroksida i zemnoalkalnih zemalja još uvijek imaju dovoljno molekula povezanih zajedno da se ponekad nazivaju "slabo topljivi u vodi".
Korak 9. Jedinjenja koja sadrže CO32- ili PO43- nerastvorljiv u vodi.
Još jedna provjera ima li karbonatnih i fosfatnih iona. Već ste trebali znati šta će se dogoditi sa jedinjenjem jona.
-
Izuzetak:
Ovi ioni formiraju jedinjenja rastvorljiva u vodi sa alkalnim metalima, naime Li+, N / A+, K+, Rb+, i Cs+, kao i amonijum NH4+.
Metoda 2 od 2: Izračunavanje topljivosti kroz Ksp
Korak 1. Nađite konstantu topljivosti proizvoda Ksp.
Svaki spoj ima različitu konstantu, morat ćete ga potražiti u tablici u udžbeniku ili na internetu. Budući da se vrijednosti određuju eksperimentalno, različite tablice mogu prikazati različite konstante. Toplo se preporučuje da koristite tablice u udžbeniku ako ih imate. Osim ako nije drugačije naznačeno, većina tablica pretpostavlja da je temperatura 25ºC.
Na primjer, ako je otopljeno olovni jodid PbI2, upišite konstantu topljivosti proizvoda. Kada se pozivate na tablicu na bilbo.chm.uri.edu, koristite konstantu 7, 1 × 10–9.
Korak 2. Zapišite hemijsku jednačinu
Prvo odredite postupak kojim se spoj pri otapanju odvaja u ione. Zatim napišite kemijsku jednadžbu s Ksp s jedne strane i sastavni ioni s druge strane.
- Na primjer, molekul PbI2 cepaju na ione Pb2+, I-, i I. ioni-. (Samo trebate znati ili tražiti naboj na jednom ionu jer spoj u cjelini ima neutralni naboj.)
- Napišite jednadžbu 7, 1 × 10–9 = [Pb2+] [I-]2
Korak 3. Promijenite jednadžbu da biste koristili varijablu
Prepišite jednadžbu kao jednostavan algebarski problem koristeći znanje o broju molekula i iona. U ovoj jednadžbi x je broj topljivih spojeva. Prepišite varijable koje predstavljaju broj svakog iona u x obliku.
- U ovom primjeru jednadžba se prepisuje kao 7, 1 × 10–9 = [Pb2+] [I-]2
- Budući da postoji jedan olovni ion (Pb2+) u spoju, broj molekula otopljenog spoja jednak je broju slobodnih iona olova. Sada možemo napisati [Pb2+] protiv x.
- Budući da postoje dva iona joda (I-) za svaki ion olova, broj atoma joda može se napisati kao 2x.
- Sada je jednadžba 7, 1 × 10–9 = (x) (2x)2
Korak 4. Uzmite u obzir ostale ione koji su normalno prisutni, ako je moguće
Preskočite ovaj korak ako se spoj otopi u čistoj vodi. Kada se spoj otopi u otopini koja već sadrži jedan ili više sastavnih iona ("obični ioni"), njegova topljivost će se značajno povećati. Opći ionski učinak najbolje se vidi u spojevima koji su uglavnom netopivi u vodi. U ovom slučaju može se pretpostaviti da većina iona u ravnoteži dolazi od iona koji su već prisutni u otopini. Prepišite jednadžbu za reakciju tako da uključi poznatu molarnu koncentraciju (mola po litri ili M) iona koji je već prisutan u otopini, zamjenjujući tako vrijednost x koja se koristi za ion.
Na primjer, ako se spoj olovni jodid otopi u otopini koja sadrži 0,2 M olovnog klorida (PbCl2) tada će jednadžba biti 7, 1 × 10–9 = (0, 2M+x) (2x)2. Zatim, budući da je 0,2 M koncentriranija koncentracija od x, jednadžba se može prepisati kao 7,1 × 10–9 = (0, 2M) (2x)2.
Korak 5. Riješite jednadžbu
Riješite x da biste saznali koliko je spoj topiv u vodi. Budući da je konstanta topljivosti već uspostavljena, odgovor je u smislu broja molova spoja otopljenog po litri vode. Za izračunavanje konačnog odgovora možda će vam trebati kalkulator.
- Sljedeći odgovor je za topljivost u čistoj vodi, bez uobičajenih iona.
- 7, 1×10–9 = (x) (2x)2
- 7, 1×10–9 = (x) (4x2)
- 7, 1×10–9 = 4x3
- (7, 1×10–9) 4 = x3
- x = ((7, 1 × 10–9) ÷ 4)
- x = 1, 2 x 10-3 molova po litri će se otopiti. Ova količina je toliko mala da je u biti netopiva u vodi.
