Obliczanie rozpuszczalności i iloczynu rozpuszczalności

aA (s) ↔ cC (aq) + dD (aq) 

Aby poznać wartość stałej produktu rozpuszczalności, konieczna jest znajomość stężeń molowych produktów (w przykładowej reakcji będzie to dotyczyć C i D). Jeśli produkty te mają współczynniki stechiometryczne, konieczne jest podniesienie stężenia do tych wartości, jak pokazano poniżej: 

Kps = [C] ^do [D] ^re 

Odczynnik A nie jest uwzględniany w obliczeniach iloczynu rozpuszczalności, ponieważ jest to substancja stała. Ciała stałe nie są uwzględniane w obliczeniach stałej równowagi, ponieważ ich stężenie nie zmienia wyrażenia, a każda zmiana ich stężenia jest pomijalna i dlatego jest pomijana. Zatem iloczyn rozpuszczalności, Ksp, reprezentuje maksymalny poziom, przy którym ciało stałe może rozpuścić się w danym roztworze. 

Ogólnie rzecz biorąc, można użyć następującego wzoru do wyrażenia stałej iloczynu rozpuszczalności w przypadku cząsteczek zawierających więcej niż jeden pierwiastek: 

AmBn (s) ↔ mA ⁿ⁺ (aq) + nB ^m- (aq) 

Kps = [A ⁿ⁺ ] ^m [ ^Bm- ] ⁿ 

Przykład wyrażenia iloczynu rozpuszczalności 

• Wyrażenie na stałą iloczynu rozpuszczalności CaF ₂ otrzymuje się w następujący sposób: 

– Najpierw przeprowadzana jest reakcja dysocjacji: CaF ₂ (s) ↔ Ca2+ (aq) + 2F- (aq)

– Następnie wyraża się: 

Kps = [Ca ²⁺ ][F ^– ] ² 

• Wyrażenie stałej iloczynu rozpuszczalności Ca ₂ CrO ₄ to: 

CaSO ₄ (s)↔ Ca ²⁺ (aq) + SO ₄ ^2- (aq) 

Ksp = [Ca ²⁺ ][SO ₄ ^2- ] 

• Wyrażenie stałej iloczynu rozpuszczalności związku Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ jest następujące: 

Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ ↔ 3 Ca ²⁺ + 2 OP ₄ ^3- 

Kps = [Ca ²⁺ ]3[PO ₄ ^3- ] ² 

Przykład obliczenia produktu rozpuszczalności 

Oblicz iloczyn rozpuszczalności siarczanu wapnia CaSO4, wiedząc, że stężenie tego związku w temperaturze 25°C wynosi 0,0147 M. 

CaSO4 (s)↔ Ca2+ (aq) + SO4 _2- ⁽ aq) 

Ksp = [Ca ²⁺ ][SO ₄ ^2- ] 

Kps = [0,0147M][0,0147M] = ^2,16,10-4  

Obliczanie rozpuszczalności z iloczynu rozpuszczalności 

Reakcja dysocjacji jodku ołowiu PbI ₂ w temperaturze 298 K ma wartość iloczynu rozpuszczalności Kps = 7,1,10 ^-9 

PbI ₂ (s) ↔ Pb2+ (aq) + 2I- (aq) 

s 2s 

Kps = [Pb ²⁺ ][I ^– ] ² 

7.1.10 ^-9  = [s][2s] ² 

7,1.10 ^-9 = 4s ³ 

s = 1,2,10  ^-3M

Efekty zmieniające równowagę rozpuszczania 

• Efekt wspólnego jonu : Rozpuszczalność reakcji jest zmniejszona przez efekt wspólnego jonu. Dla danej równowagi wspólna reakcja i wspólny jon mają niższą wartość stałej iloczynu rozpuszczalności, a reakcja bez tego wspólnego jonu ma wyższą stałą iloczynu rozpuszczalności. 
• Efekt soli (efekt różnych jonów): Rzadkie jony mają odwrotny wpływ na wartość Kps w porównaniu z efektem zwykłych jonów, zwiększając wartość Kps. Rzadkie jony to jony inne niż te zaangażowane w równowagę. 
• Pary jonowe – w przypadku pary jonowej (kation i anion) obliczona wartość Ksp jest mniejsza niż wartość eksperymentalna ze względu na jony biorące udział w parowaniu. Aby osiągnąć obliczoną wartość Ksp, należy dodać więcej substancji rozpuszczonej. 

Bibliografia

• Stała iloczynu rozpuszczalności, Ksp – Chemistry LibreTexts. (2022). Pobrano 7 lutego 2022 r. z https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Equilibria/Solubilty/Solubility_Product_Constant%2C_Ksp
• Przewodnik po chemii. https://quimica.laguia2000.com/reacciones-quimicas/producto-de-solubilidad