نحوه محاسبه حلالیت: 14 مرحله (همراه با تصاویر)

2024 نویسنده: Jason Gerald | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-15 08:13

در شیمی ، از حلالیت برای توصیف خواص ترکیبات جامد استفاده می شود که بدون ترک ذرات نامحلول با یک مایع مخلوط شده و کاملاً حل می شوند. فقط ترکیبات یونیزه (باردار) می توانند حل شوند. برای سهولت ، می توانید چند قانون را به خاطر بسپارید یا به فهرستی مراجعه کنید تا ببینید آیا بیشتر ترکیبات جامد در آب قرار می گیرند یا در مقدار زیادی حل می شوند یا خیر. در حقیقت ، برخی از مولکول ها حل می شوند حتی اگر شما تغییر را مشاهده نکنید. برای اینکه آزمایش با دقت انجام شود ، باید نحوه محاسبه مقدار محلول را بدانید.

گام

روش 1 از 2: استفاده از قوانین سریع

مرحله 1. ترکیبات یونی را مطالعه کنید

به طور معمول هر اتم دارای تعداد مشخصی الکترون است. با این حال ، گاهی اتم ها الکترون دریافت می کنند یا از دست می دهند. نتیجه یک الف است یون که دارای بار الکتریکی است هنگامی که یک یون با بار منفی (دارای یک الکترون اضافی) با یک یون دارای بار مثبت برخورد می کند (از دست دادن الکترون) ، این دو یون مانند قطب های مثبت و منفی یک آهنربا با هم پیوند می یابند و یک ترکیب یونی تولید می کنند.

• یونهای دارای بار منفی نامیده می شوند آنیون ، در حالی که یون دارای بار مثبت نامیده می شود کاتیون.
• در شرایط عادی ، تعداد الکترون ها برابر با تعداد پروتون های یک اتم است و در نتیجه بار الکتریکی آن را نفی می کند.

مرحله 2. درک موضوع حلالیت

مولکولهای آب (H₂O) دارای ساختار غیر معمول است که شبیه آهنربا است. یک سر آن دارای بار مثبت است ، در حالی که انتهای دیگر دارای بار منفی است. هنگامی که یک ترکیب یونی در آب قرار می گیرد ، "آهن ربا" آب آن را احاطه کرده و سعی می کند یونهای مثبت و منفی را جذب و جدا کند. پیوندهای برخی از ترکیبات یونی بسیار قوی نیستند. چنین ترکیبی محلول در آب زیرا آب یونها را جدا کرده و آنها را حل می کند. برخی از ترکیبات دیگر دارای پیوندهای قوی تری هستند به طوری که در آب حل نمی شود علیرغم احاطه شدن توسط مولکولهای آب

سایر ترکیبات دیگر دارای پیوندهای داخلی هستند که به همان اندازه قوی هستند که آب مولکول ها را جذب می کند. چنین ترکیباتی نامیده می شود کمی محلول در آب زیرا بخش زیادی از ترکیب جذب آب می شود ، اما بقیه هنوز ذوب شده است.

مرحله 3. قوانین مربوط به حلالیت را بیاموزید

فعل و انفعالات بین اتمی کاملاً پیچیده است. ترکیبات محلول یا نامحلول در آب را نمی توان به صورت شهودی مشاهده کرد. اولین یون موجود در ترکیب را پیدا کنید که در لیست زیر برای تعیین رفتار آن جستجو کنید. در مرحله بعد ، هرگونه استثنا را بررسی کنید تا مطمئن شوید که یون دوم هیچ تداخل غیرمعمول ندارد.

• به عنوان مثال ، برای بررسی کلرید استرانسیم (SrCl₂) ، در مراحل ضخیم زیر Sr یا Cl را جستجو کنید. Cl "معمولاً محلول در آب است" ، بنابراین مورد بعدی را برای موارد استثنا بررسی کنید. Sr در استثنا گنجانده نشده است بنابراین SrCl₂ قطعاً در آب حل می شود
• شایع ترین استثنائات هر قانون در زیر ذکر شده است. چند استثناء دیگر نیز وجود دارد ، اما احتمالاً آنها در کلاس آزمایشگاه یا شیمی به طور کلی یافت نمی شوند.

مرحله 4. ترکیبات در صورتی که حاوی فلزات قلیایی از جمله Li باشند ، می توانند حل شوند⁺، Na⁺، ک⁺، Rb⁺، و Cs⁺.

این عناصر به عنوان عناصر گروه IA نیز شناخته می شوند: لیتیوم ، سدیم ، پتاسیم ، روبیدیوم و سزیم. تقریباً همه ترکیبات حاوی یکی از این یونها در آب محلول هستند.

• استثنا:

  لی₃PO₄ نامحلول در آب.

مرحله 5. نه. ترکیبات₃^-، ج₂ح₃O₂^-، خیر₂^-، ClO₃^-، و ClO₄^- محلول در آب

نامها به ترتیب یونهای نیترات ، استات ، نیتریت ، کلرات و پرکلرات هستند. توجه داشته باشید که استات اغلب به OAC کوتاه می شود.

• استثنا:

  Ag (OAc) (استات نقره) و Hg (OAc)₂ (استات جیوه) در آب نامحلول است.

• AgNO₂^- و KClO₄^- فقط "کمی در آب محلول است".

مرحله 6. ترکیبات Cl^-، برادر^-، و من^- معمولاً کمی در آب حل می شود.

یونهای کلرید ، برومید و یدید همیشه ترکیبات محلول در آب به نام نمک هالید تشکیل می دهند.

• استثنا:

  اگر یکی از این یونها یون نقره Ag را متصل کند⁺، جیوه Hg₂²⁺، یا سرب سرب²⁺، ترکیب حاصل در آب نامحلول است. همین امر در مورد ترکیب کمتر رایج ، یعنی جفت Cu صادق است⁺ و تالیم Tl⁺.

مرحله 7. ترکیبات حاوی SO₄^2- به طور کلی در آب محلول است

یون سولفات معمولاً ترکیبات محلول در آب را تشکیل می دهد ، اما برخی استثنائات نیز وجود دارد.

• استثنا:

  یون سولفات ترکیبات نامحلول در آب را با: strontium Sr تشکیل می دهد²⁺، باریم با²⁺، سرب سرب²⁺، نقره ای نقره ای⁺، کلسیم Ca²⁺، رادیوم Ra²⁺، و نقره دیاتومیک Ag₂²⁺به توجه داشته باشید که سولفات نقره و سولفات کلسیم به اندازه کافی محلول هستند که برخی آنها را کمی محلول در آب می نامند.

مرحله 8. ترکیبات حاوی OH^- یا س^2- نامحلول در آب.

یونهای فوق هیدروکسید و سولفید نامیده می شوند.

• استثنا:

  در مورد فلزات قلیایی (گروه I-A) و اینکه یونهای عناصر موجود در آن گروهها چگونه به راحتی ترکیبات محلول در آب تشکیل می دهند ، به خاطر دارید؟ لی⁺، Na⁺، ک⁺، Rb⁺، و Cs⁺ ترکیبات محلول در آب را با یونهای هیدروکسید یا سولفید تشکیل می دهد. علاوه بر این ، هیدروکسیدها همچنین نمکهای محلول در آب را با یونهای قلیایی خاک تشکیل می دهند (گروه II-A): کلسیم کلسیم²⁺، استرانسیوم Sr²⁺، و باریم Ba²⁺به توجه داشته باشید که ترکیبات تولید شده از هیدروکسیدها و زمینهای قلیایی هنوز دارای مولکولهای کافی به هم پیوسته هستند که بعضاً "کمی در آب محلول" نامیده می شوند.

مرحله 9. ترکیبات حاوی CO₃^2- یا PO₄^3- نامحلول در آب.

یک بررسی دیگر برای یون های کربنات و فسفات. شما باید از قبل بدانید که چه اتفاقی برای ترکیب یون ها می افتد.

• استثنا:

  این یونها با فلزات قلیایی ، یعنی Li ، ترکیبات محلول در آب تشکیل می دهند⁺، Na⁺، ک⁺، Rb⁺، و Cs⁺، همانطور که آمونیوم NH است₄⁺.

روش 2 از 2: محاسبه حلالیت از طریق K_sp

مرحله 1. ثابت حلالیت محصول K را بیابید_sp.

هر ترکیب ثابت متفاوتی دارد ، شما باید آن را در جدول کتاب درسی یا آنلاین خود جستجو کنید. از آنجا که مقادیر به صورت تجربی تعیین می شوند ، جداول مختلف می توانند ثابت های متفاوتی را نمایش دهند. بسیار توصیه می شود که از جداول موجود در کتاب درسی استفاده کنید. مگر اینکه موارد دیگری مشخص شده باشد ، اکثر جداول دما را 25 درجه سانتی گراد فرض می کنند.

به عنوان مثال ، اگر آنچه محلول است PbI یدید سرب است₂، ثابت حلالیت محصول را بنویسید. هنگام مراجعه به جدول bilbo.chm.uri.edu ، از ثابت 7 ، 1 × 10 استفاده کنید^–9.

مرحله 2. معادله شیمیایی را بنویسید

ابتدا فرایندی را که طی آن محلول به یون جدا می شود ، تعیین کنید. سپس ، معادله شیمیایی را با K بنویسید_sp در یک طرف و یونهای تشکیل دهنده در طرف دیگر.

• به عنوان مثال ، یک مولکول PbI₂ به یونهای سرب تقسیم می شود²⁺، من^-، و من یون ها^-به (فقط باید بار یک یون را بدانید یا به دنبال آن باشید زیرا ترکیب به طور کلی دارای بار خنثی است.)
• معادله 7 ، 1 × 10 را بنویسید^–9 = [سرب²⁺][من^-]²

مرحله 3. معادله را برای استفاده از متغیر تغییر دهید

با استفاده از آگاهی از تعداد مولکولها و یونها ، معادله را به عنوان یک مسئله ساده جبری بازنویسی کنید. در این معادله x تعداد ترکیبات محلول است. متغیرهایی که تعداد هر یون را به صورت x نشان می دهند بازنویسی کنید.

• در این مثال ، معادله به صورت 7 ، 1 × 10 بازنویسی می شود^–9 = [سرب²⁺][من^-]²
• زیرا یک یون سرب وجود دارد (سرب²⁺) در ترکیب ، تعداد مولکولهای محلول محلول برابر با تعداد یونهای سرب آزاد است. اکنون می توانیم [سرب را بنویسیم²⁺] در برابر x
• از آنجا که دو یون ید وجود دارد (I^-) برای هر یون سرب ، تعداد اتم های ید را می توان 2 برابر نوشت.
• اکنون معادله 7 ، 1 × 10 است^–9 = (x) (2x)²

مرحله 4. در صورت امکان یونهای دیگر را که معمولاً وجود دارند در نظر بگیرید

اگر این ترکیب در آب خالص حل شده است ، این مرحله را رد کنید. وقتی ترکیبی در محلول که قبلاً حاوی یک یا چند یون تشکیل دهنده است ("یونهای معمولی") حل شود ، حلالیت آن به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. اثر یونی عمومی در ترکیباتی که تا حد زیادی در آب نامحلول هستند به بهترین شکل دیده می شود. در این حالت می توان فرض کرد که اکثر یونهای در حالت تعادل از یونهایی هستند که قبلاً در محلول وجود دارند. معادله را برای واکنش بازنویسی کنید تا غلظت مولی شناخته شده (مول در لیتر یا M) یون موجود در محلول را بازنویسی کند ، بنابراین مقدار x مورد استفاده برای یون را جایگزین می کند.

به عنوان مثال ، اگر ترکیب یدید سرب در محلول حاوی 0.2 M کلرید سرب (PbCl) حل شود₂) سپس معادله 7 ، 1 × 10 خواهد بود^–9 = (0 ، 2M+x) (2x)²به سپس ، از آنجا که 0.2 M غلظت بیشتری نسبت به x است ، معادله را می توان به صورت 7.1 × 10 بازنویسی کرد^–9 = (0 ، 2M) (2x)².

مرحله 5. معادله را حل کنید

x را بفهمید تا میزان محلول بودن این ترکیب در آب مشخص شود. از آنجا که ثابت حلالیت قبلاً ثابت شده است ، پاسخ بر حسب تعداد مول محلول در لیتر آب حل شده است. ممکن است برای محاسبه پاسخ نهایی به ماشین حساب نیاز داشته باشید.

• پاسخ زیر برای حلالیت در آب خالص ، بدون یونهای رایج است.
• 7, 1×10^–9 = (x) (2x)²
• 7, 1×10^–9 = (x) (4x²)
• 7, 1×10^–9 = 4 برابر³
• (7, 1×10^–9) 4 = x³
• x = ((7 ، 1 × 10^–9) ÷ 4)
• x = 1 ، 2 * 10^-3 خال در لیتر حل می شود به این مقدار آنقدر ناچیز است که اساساً در آب نامحلول است.