В химии растворимость используется для описания свойств твердых соединений, которые смешиваются и полностью растворяются с жидкостью, не оставляя нерастворимых частиц. Могут растворяться только ионизированные (заряженные) соединения. Для удобства вы можете просто запомнить несколько правил или обратиться к списку, чтобы узнать, останутся ли большинство твердых соединений твердыми при помещении в воду или растворятся в больших количествах. Фактически, некоторые молекулы растворятся, даже если вы не заметите изменений. Чтобы эксперимент прошел точно, вы должны знать, как рассчитать растворенное количество.
Шаг
Метод 1 из 2: Использование быстрых правил
Шаг 1. Изучение ионных соединений
Обычно каждый атом имеет определенное количество электронов. Однако иногда атомы приобретают или теряют электроны. В результате ион который электрически заряжен. Когда отрицательно заряженный ион (имеющий один дополнительный электрон) встречает положительно заряженный ион (теряет электрон), два иона связываются вместе, как положительный и отрицательный полюса магнита, образуя ионное соединение.
- Отрицательно заряженные ионы называются анион, а положительно заряженный ион называется катион.
- В нормальных условиях количество электронов равно количеству протонов в атоме, тем самым отрицая его электрический заряд.
Шаг 2. Разберитесь в теме растворимости
Молекулы воды (H2O) имеет необычную структуру, похожую на магнит. Один конец имеет положительный заряд, а другой - отрицательный. Когда ионное соединение помещается в воду, водный «магнит» будет окружать его и пытаться привлечь и разделить положительные и отрицательные ионы. Связи в некоторых ионных соединениях не очень прочные. Такое соединение вода потому что вода разделит ионы и растворит их. Некоторые другие соединения имеют более сильные связи, так что не растворяется в воде несмотря на то, что он окружен молекулами воды.
Различные другие соединения имеют внутренние связи, столь же сильные, как сила, с которой вода притягивает молекулы. Такие соединения называются слабо растворим в воде потому что большая часть соединения притягивается водой, а остальная часть все еще расплавляется.
Шаг 3. Изучите правила растворимости
Межатомные взаимодействия довольно сложны. Соединения, растворимые или нерастворимые в воде, нельзя просто увидеть интуитивно. Найдите первый ион в соединении, который нужно найти в списке ниже, чтобы определить его поведение. Затем проверьте наличие исключений, чтобы убедиться, что второй ион не вступает в какие-либо необычные взаимодействия.
- Например, чтобы проверить хлорид стронция (SrCl2), ищите Sr или Cl в шагах, выделенных жирным шрифтом ниже. Cl «обычно растворим в воде», поэтому проверьте следующий на предмет исключений. Sr не включен в исключение, поэтому SrCl2 определенно растворим в воде.
- Ниже перечислены наиболее распространенные исключения из каждого правила. Есть несколько других исключений, но они, вероятно, не будут найдены в лаборатории или на уроках химии в целом.
Шаг 4. Соединения можно растворить, если они содержат щелочные металлы, в том числе Li.+, Na+, К+, Руб.+, а Cs+.
Эти элементы также известны как элементы группы IA: литий, натрий, калий, рубидий и цезий. Почти все соединения, содержащие один из этих ионов, растворимы в воде.
-
Исключение:
Ли3PO4 не растворим в воде.
Шаг 5. № Соединения3-, С2ЧАС3О2-, НЕТ2-, ClO3-, и ClO4- растворим в воде.
Названиями соответственно являются ионы нитрата, ацетата, нитрита, хлората и перхлората. Обратите внимание, что ацетат часто сокращается до OAC.
-
Исключение:
Ag (OAc) (ацетат серебра) и Hg (OAc)2 (ацетат ртути) не растворяется в воде.
- AgNO2- и KClO4- только «мало растворим в воде».
Шаг 6. Cl. Соединения.-, Br-, и я- обычно мало растворим в воде.
Ионы хлорида, бромида и йодида всегда образуют водорастворимые соединения, называемые галогенидными солями.
-
Исключение:
Если один из этих ионов связывает ион серебра Ag+, ртуть Hg22+, или свинец Pb2+, полученное соединение не растворяется в воде. То же самое верно и для менее распространенного соединения, а именно пары Cu.+ и таллий Tl+.
Шаг 7. Соединения, содержащие SO42- обычно растворим в воде.
Сульфат-ион обычно образует водорастворимые соединения, но есть некоторые исключения.
-
Исключение:
Сульфат-ион образует в воде нерастворимые соединения с: стронцием Sr2+, барий Ba2+, свинец Pb2+, серебро Ag+, кальций Ca2+, радий Ra2+, и двухатомное серебро Ag22+. Обратите внимание, что сульфат серебра и сульфат кальция достаточно растворимы, поэтому некоторые называют их слаборастворимыми в воде.
Шаг 8. Соединения, содержащие ОН.- или S2- не растворим в воде.
Вышеуказанные ионы называются гидроксидом и сульфидом.
-
Исключение:
Помните о щелочных металлах (группы I-A) и о том, как легко ионы элементов этих групп образуют водорастворимые соединения? Ли+, Na+, К+, Руб.+, а Cs+ образует водорастворимые соединения с ионами гидроксида или сульфида. Кроме того, гидроксиды также образуют водорастворимые соли с ионами щелочноземельных металлов (Группа II-A): кальций Ca2+, стронций Sr2+, и барий Ba2+. Обратите внимание, что соединения, полученные из гидроксидов и щелочноземельных металлов, все еще имеют достаточно связанных молекул, поэтому их иногда называют «слабо растворимыми в воде».
Шаг 9. Соединения, содержащие СО.32- или ПО43- не растворим в воде.
Еще одна проверка на карбонатные и фосфат-ионы. Вы уже должны знать, что произойдет с составом ионов.
-
Исключение:
Эти ионы образуют водорастворимые соединения с щелочными металлами, а именно Li+, Na+, К+, Руб.+, а Cs+, как и аммоний NH4+.
Метод 2 из 2: Расчет растворимости по Kзр
Шаг 1. Найдите константу растворимости продукта Kзр.
У каждого соединения своя константа, вам нужно будет найти ее в таблице в учебнике или в Интернете. Поскольку значения определяются экспериментально, в разных таблицах могут отображаться разные константы. Настоятельно рекомендуется использовать таблицы в учебнике, если они у вас есть. Если не указано иное, в большинстве таблиц предполагается, что температура составляет 25 ° C.
Например, если растворяется йодид свинца PbI2, запишите константу растворимости продукта. При обращении к таблице на bilbo.chm.uri.edu используйте константу 7, 1 × 10.–9.
Шаг 2. Запишите химическое уравнение
Во-первых, определите процесс, при котором соединение разделяется на ионы при растворении. Затем запишите химическое уравнение с Kзр с одной стороны, а составляющие ионы - с другой.
- Например, молекула PbI.2 расщепляется на ионы Pb.2+, Я-, и I. ионы-. (Вам нужно знать или искать заряд только на одном ионе, потому что соединение в целом имеет нейтральный заряд.)
- Напишите уравнение 7, 1 × 10–9 = [Pb2+][Я-]2
Шаг 3. Измените уравнение, чтобы использовать переменную
Перепишите уравнение как простую алгебраическую задачу, используя знание количества молекул и ионов. В этом уравнении x - количество растворимых соединений. Перепишите переменные, представляющие количество каждого иона, в форме x.
- В этом примере уравнение переписывается как 7,1 × 10–9 = [Pb2+][Я-]2
- Поскольку имеется один ион свинца (Pb2+) в соединении количество растворенных молекул соединения равно количеству свободных ионов свинца. Теперь мы можем написать [Pb2+] против x.
- Поскольку имеется два иона йода (I-) для каждого иона свинца количество атомов йода можно записать как 2x.
- Теперь уравнение 7, 1 × 10–9 = (х) (2х)2
Шаг 4. Если возможно, примите во внимание другие ионы, которые обычно присутствуют
Пропустите этот шаг, если соединение растворено в чистой воде. Когда соединение растворяется в растворе, который уже содержит один или несколько составляющих ионов («обычные ионы»), его растворимость значительно увеличивается. Общий ионный эффект лучше всего проявляется в соединениях, которые в значительной степени нерастворимы в воде. В этом случае можно предположить, что большинство ионов в состоянии равновесия происходит от ионов, уже присутствующих в растворе. Перепишите уравнение реакции, включив в него известную молярную концентрацию (моль на литр или M) иона, уже присутствующего в растворе, заменив, таким образом, значение x, используемое для иона.
Например, если соединение йодида свинца растворено в растворе, содержащем 0,2 М хлорида свинца (PbCl2) то уравнение будет 7, 1 × 10–9 = (0, 2M + x) (2x)2. Тогда, поскольку 0,2 M является более концентрированной концентрацией, чем x, уравнение можно переписать как 7,1 × 10–9 = (0, 2M) (2x)2.
Шаг 5. Решите уравнение
Решите x, чтобы узнать, насколько растворимо соединение в воде. Поскольку константа растворимости уже установлена, ответ будет выражаться в количестве молей соединения, растворенного на литр воды. Для расчета окончательного ответа может потребоваться калькулятор.
- Следующий ответ касается растворимости в чистой воде без обычных ионов.
- 7, 1×10–9 = (х) (2х)2
- 7, 1×10–9 = (х) (4x2)
- 7, 1×10–9 = 4x3
- (7, 1×10–9) 4 = х3
- х = ((7, 1 × 10–9) ÷ 4)
- х = 1, 2 х 10-3 моль на литр растворяется. Это количество настолько мало, что практически не растворяется в воде.
