Produkt roztworzalności Ksp: prognozowanie momentu sytuacji, gdy sól spadnie z rozpuszczonym stanu

Jednocześnie równowaga jak każda inna

Solwacyjnie rzadko rozpuszczalny sól jonowy znajdujący się na dole zasypanego roztworu jest w dynamicznym równowadze z jonami rozpuszczonymi: jonów rozpuszczanych ze powierzchni stałego i ponownie depozytujących na nie ma dokładnie tyle samo stopni. Ponieważ aktywność czystego sól jest zdefiniowana jako 1, ona wyjmuje się z wyrażenia równowagi, pozostawiając tylko koncentracje rozpuszczonych jonów podniesione do potęgi współczynnika stoichochemicznego — iloczyn solwacyjny Ksp.

Molarna roztworzalność wobec Ksp

Ksp jest samodzielną liczbą dla danego temperatury, ale molarna roztworzalność s sól — rzeczywista koncentracja rozpuszczająca się — zależy od tego, jak stoichochemia przekształca s w koncentracje ionów. Dla prostego sólu 1:1, takiego jak AgCl, każda mol roztworzona daje jeden Ag+ i jeden Cl-, więc Ksp = s². Dla sól takiej jak PbI2, każda mol daje jeden Pb2+, ale dwa I-, więc Ksp = [Pb2+][I-]² = s · (2s)² = 4s³. Dwie sóły mogą mieć podobne wartości Ksp numerycznie, ale mają bardzo różne molarne roztworzalności, gdy wykładniki się różnią.

AB(s) ⇌ A⁺ + B⁻           Ksp = [A⁺][B⁻] = s²
AB₂(s) ⇌ A²⁺ + 2B⁻         Ksp = [A²⁺][B⁻]² = 4s³

if Q < Ksp  →  solution undersaturated, more solid can dissolve
if Q > Ksp  →  solution supersaturated, precipitation occurs
if Q = Ksp  →  saturated, at equilibrium

Q w porównaniu do Ksp: test spadkowy

Stosunek reakcyjny Q obliczany jest podobnie jak Ksp, ale używając stów rzeczywistych koncentracji ionów — niekoniecznie przy równowadze. Porównując Q do Ksp możemy natychmiast przewidzieć kierunek, w którym się poruszy system: jeśli Q przekroczy Ksp, rozwodnienie zawiera więcej rozpuszczonych ionów niż pozwala równowaga i zaczyna się spadkowy proces, aż do momentu gdy Q spadnie ponownie do Ksp; jeśli Q jest poniżej Ksp, rozwodnienie nadal może rozpuszczać więcej substancji sódowych.

Efekt jonów wspólnych

Dodanie rozpuszczalnego źródła jednej z jonów zasady — na przykład solwacji NaCl w roztworze nasyconym AgCl, aby dodać dodatkowe Cl- — natychmiast przekracza Q poziomem Ksp. Zgodnie z prawem Chateliera równowaga przesuwa się w stronę sól i AgCl zaczyna spadkować, aż do momentu odnowienia Ksp. Ponieważ Ksp nie zmienia się nigdy, podnoszenie koncentracji jednego jonu wymusza spadek koncentracji równowagowej drugiego jona oraz ostatecznej molarnej solubiliti zasady. Ta efektywna jonów wspólnych jest świadomie wykorzystywana w chemii analizy, aby ograniczyć niechciane rozpuszczanie.

Ograniczenia prostej modeli

Prosta forma wyrażenia Ksp zakłada idealne, rzadkie zachowanie. Na wyższych siarczkach jonowych współczynniki aktywacyjne odchylają się od 1 i prawdziwa termodynamiczna Ksp oddala się od prostej obliczeniowej opartej na koncentracji. Złożone reakcje z innymi rozpuszczonymi substancjami, oraz zależność pH dla solutów, których anion jest bazą słabej kwasu, mogą również przesunąć skuteczną roztworzalność daleko poza to, co proste wyrażenie Ksp przewiduje — klasyka modelu stanowi świetną początkową przybliżoną, ale nie końcowy wniosek.

Często zadawane pytania

Wypróbuj na żywo

Wszystko powyżej działa bezpośrednio w Twojej przeglądarce — otwórz Solubility Product Ksp — Precipitation & the Common-Ion Effect i zmieniaj parametry podczas działania. Nic nie jest instalowane ani przesyłane na serwer, cały model działa w jednej karcie.