logo

Ksp ķīmija: pilnīga rokasgrāmata par šķīdības konstanti

feature_kspchemistry

Vai jūs mācāties ķīmiju, bet īsti nesaprotat šķīdības produkta konstanti vai vēlaties par to uzzināt vairāk? Vai nezināt, kā aprēķināt molāro šķīdību no $K_s_p$? Šķīdības konstante jeb $K_s_p$ ir svarīga ķīmijas sastāvdaļa, īpaši, ja strādājat ar šķīdības vienādojumiem vai analizējat dažādu izšķīdušo vielu šķīdību. Ja labi saprotat $K_s_p$, uz šiem jautājumiem ir daudz vieglāk atbildēt!

Šajā $K_s_p$ ķīmijas rokasgrāmatā mēs izskaidrosim $K_s_p$ ķīmijas definīciju, kā to atrisināt (ar piemēriem), kādi faktori to ietekmē un kāpēc tā ir svarīga. Šīs rokasgrāmatas apakšā ir arī tabula ar $K_s_p$ vērtībām garam vielu sarakstam, lai jums būtu viegli atrast šķīdības konstantes vērtības.

ir īpašs raksturs

Kas ir $K_s_p$?

$K_s_p$ ir pazīstams kā šķīdības konstante vai šķīdības produkts. Tā ir līdzsvara konstante, ko izmanto vienādojumos, kad cieta viela izšķīst šķidrā/ūdens šķīdumā. Atgādinām, ka izšķīdinātā viela (kas tiek izšķīdināta) tiek uzskatīta par šķīstošu, ja vairāk nekā 1 gramu tās var pilnībā izšķīdināt 100 ml ūdens.

$K_s_p$ izmanto tikai izšķīdušajām vielām nedaudz šķīst un pilnībā nešķīst šķīdumā. (Izšķīdināta viela ir nešķīstošs ja nekas vai gandrīz nekas no tā neizšķīst šķīdumā.) $K_s_p$ norāda, cik daudz izšķīdušās vielas izšķīst šķīdumā.

$K_s_p$ vērtība mainās atkarībā no izšķīdušās vielas. Jo viela ir šķīstošāka, jo augstāka ir tās $K_s_p$ ķīmiskā vērtība. Un kas ir $K_s_p$ vienības? Patiesībā tam nav vienības! $K_s_p$ vērtībai nav nevienas vienības, joreaģentu un produktu molārās koncentrācijas katram vienādojumam ir atšķirīgas. Tas nozīmētu, ka $K_s_p$ vienība katrai problēmai būtu atšķirīga un to būtu grūti atrisināt, tāpēc, lai to padarītu vienkāršāku, ķīmiķi parasti atmet $K_s_p$ vienības. Cik jauki no viņiem!

Kā jūs aprēķināt $K_s_p$?

Šajā sadaļā mēs izskaidrojam, kā izrakstīt $K_s_p$ ķīmijas izteiksmes un kā atrisināt $K_s_p$ vērtību. Lielākajai daļai ķīmijas stundu jums reti būs jāatrisina vērtība $K_s_p$; lielāko daļu laika jūs izrakstīsit izteiksmes vai izmantosit $K_s_p$ vērtības, lai atrisinātu to šķīdība (ko mēs izskaidrojam sadaļā Kāpēc $K_s_p$ ir svarīgi).

$K_s_p$ izteiksmju rakstīšana

Zemāk ir šķīdības produkta vienādojums, kam seko četras $K_s_p$ ķīmijas problēmas lai jūs varētu redzēt, kā izrakstīt $K_s_p$ izteiksmes.

Reakcijai $A_aB_b$(s) ⇌ $aA^b^{+}$(aq) + $bB^a^{-}$ (aq)

Šķīdības izteiksme ir $K_s_p$= $[A^b^{+}]^a$ $[B^a^{-}]^b$

Pirmais vienādojums ir pazīstams kā disociācijas vienādojums, bet otrais ir līdzsvarotā $K_s_p$ izteiksme.

Šiem vienādojumiem:

  • A un B apzīmē dažādus jonus un cietās vielas. Šajos vienādojumos tie tiek saukti arī par “produktiem”.
  • a un b attēlo koeficientus, ko izmanto, lai līdzsvarotu vienādojumu
  • (aq) un (s) norāda, kādā stāvoklī produkts ir (attiecīgi ūdens vai ciets)
  • Kronšteini apzīmē molāro koncentrāciju. Tātad [AgCl] apzīmē AgCl molāro koncentrāciju.

Lai pareizi uzrakstītu $K_s_p$ izteiksmes, jums ir jābūt labām zināšanām par ķīmiskajiem nosaukumiem, daudzatomu joniem un lādiņiem, kas saistīti ar katru jonu. Turklāt galvenais, kas jāapzinās, izmantojot šos vienādojumus, ir tas, ka katra koncentrācija (attēlota kvadrātiekavās) tiek palielināta līdz tās koeficienta pakāpei līdzsvarotajā izteiksmē $K_s_p$.

Apskatīsim dažus piemērus.

1. piemērs

$PbBr_2$(s) ⇌ $Pb^2^{+}$ (aq) + Br^{¯}$ (aq)

$K_s_p$= $[Pb^2^{+}]$ $[Br¯]^2$

Šajā problēmā neaizmirstiet vienādojumā Br kvadrātā $K_s_p$. Jūs to darāt, jo disociācijas vienādojumā ir koeficients 2.

2. piemērs

CuS(s) ⇌ $Cu^{+}$ (aq) + S¯(aq)

$K_s_p$= [$Cu^{+}$] [S¯]

3. piemērs

$Ag_2CrO_4$ (s) ⇌ 2$Ag^{+}$ (aq) + $CrO_4^2^{-}$ (aq)

$K_s_p$= $[Ag^{+}]^2$ [$CrO_4^2$]

4. piemērs

$Cu_3$ $(PO_4)^2$ (s) ⇌ Cu^2^{+}$ (aq) + PO_4^3^{¯}$ (aq)

$K_s_p$ = $[Cu^2^{+}]^3$ [$PO_4^3^¯$]$^2$

ķermeņa_ķīmija

$K_s_p$ atrisināšana ar šķīdību

Lai aprēķinātu vērtību $K_s_p$, jums ir jābūt molārās šķīdības vērtībām vai jāspēj tās atrast.

Word ātrās piekļuves rīkjosla

Jautājums: nosakiet AgBr (sudraba bromīda) $K_s_p$, ņemot vērā, ka tā molārā šķīdība ir 5,71 x ^{¯}^7$ moli litrā.

Pirmkārt, mums ir jāizraksta divi vienādojumi.

AgBr(s) ⇌ $Ag^{+}$ (aq) + $Br^{¯}$ (aq)

$K_s_p$ = [$Ag^{+}$] [$Br^{¯}$]

Tagad, tā kā šajā uzdevumā mēs risinām faktisko vērtību $K_s_p$, mēs pievienojam mums dotās šķīdības vērtības:

$K_s_p$ = (5,71 x ^{¯}^7$) (5,71 x ^{¯}^7$) = 3,26 x ^{¯}^13$

$K_s_p$ vērtība ir 3,26 x ^{¯}^13$

Kādi faktori ietekmē $K_s_p$?

Šajā sadaļā mēs apspriežam galvenos faktorus, kas ietekmē šķīdības konstantes vērtību.

Temperatūra

Lielākā daļa izšķīdušo vielu kļūst labāk šķīstošāk šķidrumā, palielinoties temperatūrai. Ja vēlaties pierādījumu, skatiet, cik labi šķīstošā kafija sajaucas tasē auksta ūdens salīdzinājumā ar tasi karsta ūdens. Temperatūra ietekmē gan cieto vielu, gan gāzu šķīdību bet nav konstatēts, ka tam būtu noteikta ietekme uz šķidrumu šķīdību.

Spiediens

Spiediens var ietekmēt arī šķīdību, bet tikai gāzēm, kas atrodas šķidrumos. Henrija likums nosaka, ka gāzes šķīdība ir tieši proporcionāla gāzes daļējam spiedienam.

Henrija likums ir rakstīts kā lpp = kc , kur

  • lpp ir gāzes daļējais spiediens virs šķidruma
  • k ir Henrija likuma konstante
  • c ir gāzes koncentrācija šķidrumā

Henrija likums parāda, ka, samazinoties parciālajam spiedienam, samazinās arī gāzes koncentrācija šķidrumā, kas savukārt samazina šķīdību. Tātad mazāks spiediens rada mazāku šķīdību, un lielāks spiediens rada lielāku šķīdību.

Jūs varat redzēt Henrija likumu darbībā, ja atverat sodas kannu. Kad tvertne ir aizvērta, gāze ir zem lielāka spiediena, un tajā ir daudz burbuļu, jo liela daļa gāzes ir izšķīdusi. Atverot kārbu, spiediens samazinās, un, ja sodas atstājat pietiekami ilgi, burbuļi galu galā pazudīs, jo šķīdība ir samazinājusies un tie vairs nav izšķīdināti šķidrumā (tie ir izplūduši no dzēriena). .

Molekulārais izmērs

Parasti izšķīdušās vielas ar mazākām molekulām šķīst vairāk nekā tās, kurās ir molekulu daļiņas. Šķīdinātājam ir vieglāk ieskaut mazākas molekulas, tāpēc šīs molekulas var izšķīdināt ātrāk nekā lielākas molekulas.

body_beakers

Kāpēc $K_s_p$ ir svarīgi?

Kāpēc šķīdības konstantei ir nozīme? Tālāk ir norādītas trīs galvenās reizes, kad būs jāizmanto $K_s_p$ ķīmija.

Lai atrastu šķīdinātāju šķīdību

Vēlaties, kā aprēķināt molāro šķīdību no $K_s_p$? Zinot $K_s_p$ vērtību, varat atrast dažādu izšķīdušo vielu šķīdību. Šeit ir piemērs: $K_s_p$ vērtība $Ag_2SO_4$, sudraba sulfāts, ir 1,4 × ^{–}^5 $. Nosakiet molāro šķīdību.

Vispirms mums ir jāizraksta disociācijas vienādojums: $K_s_p$=$ [Ag^{+}]^2$ $[SO_4^2]$

Tālāk mēs pievienojam $K_s_p$ vērtību, lai izveidotu algebrisko izteiksmi.

1,4×10 $^{–}^5$= $(2x)^2$ $(x)$

1,4 × 10 $^{–}^5$= 4x^3 $

$x$=[$SO_4^2$]=1,5x10$^{-}^2$ milj.

x$= [$Ag^{+}$]=3,0x^{-}^2$ milj.

pārvērst strinu par int

Paredzēt, vai reakcijās veidosies nokrišņi

Kad mēs zinām izšķīdušās vielas $K_s_p$ vērtību, mēs varam noskaidrot, vai, sajaucot to jonu šķīdumu, radīsies nogulsnes. Tālāk ir norādīti divi noteikumi, kas nosaka nokrišņu veidošanos.

  • Jonu produkts > $K_s_p$, tad notiks nokrišņi
  • Jonu produkts<$K_s_p$ then precipitation will not occur

Lai saprastu kopējo jonu efektu

$K_s_p$ ir arī svarīga kopējā jonu efekta daļa. Kopējais jonu efekts nosaka, ka, sajaucot divus šķīdumus, kuriem ir kopīgs jons, vispirms izgulsnēsies izšķīdinātā viela ar mazāku $K_s_p$ vērtību.

Piemēram, šķīdumam pievieno BiOCl un CuCl. Abi satur $Cl^{-}$ jonus. BiOCl $K_s_p$ vērtība ir 1,8×^{–}^31$ un CuCl $K_s_p$ vērtība ir 1,2×^{–}^6$. BiOCl ir mazāka $K_s_p$ vērtība, tāpēc tas izgulsnēsies pirms CuCl.

Šķīdības produktu konstantu tabula

Zemāk ir diagramma, kurā parādītas daudzu izplatītu vielu $K_s_p$ vērtības. $K_s_p$ vērtības ir paredzētas, ja vielu temperatūra ir aptuveni 25 grādi pēc Celsija, kas ir standarta. Tā kā $K_s_p$ vērtības ir tik mazas, to vērtībās var būt nelielas atšķirības atkarībā no izmantotā avota. Dati šajā diagrammā nāk no Rodailendas Universitātes Ķīmijas katedra .

Viela Formula $K_s_p$ vērtība
Alumīnija hidroksīds $Al(OH)_3$ 1,3 × 10 $^{–}^33 $
Alumīnija fosfāts $AlPO_4$ 6,3 × 10 $^{–}^19 $
Bārija karbonāts $BaCO_3$ 5,1 × 10 $^{–}^9 $
Bārija hromāts $BaCrO_4$ 1,2 × 10 $^{–}^10 $
Bārija fluorīds $BaF_2$ 1,0 × 10 $^{–}^6 $
Bārija hidroksīds $Ba(OH)_2$ 5×10 $^{–}^3 $
Bārija sulfāts $BaSO_4$ 1,1 × 10 $^{–}^10 $
Bārija sulfīts $BaSO_3$ 8×10 $^{–}^7 $
Bārija tiosulfāts $BaS_2O_3$ 1,6 × 10 $^{–}^6 $
Bismutilhlorīds $BiOCl$ 1,8 × 10 $^{–}^31 $
Bismutila hidroksīds $BiOOH$ 4 × 10 $^{–}^10 $
Kadmija karbonāts $CdCO_3$ 5,2×10$^{–}^12$
Kadmija hidroksīds $Cd(OH)_2$ 2,5 × 10 $^{–}^14 $
Kadmija oksalāts $CdC_2O_4$ 1,5 × 10 $^{–}^8 $
Kadmija sulfīds $CdS$ 8×10$^{–}^28$
Kalcija karbonāts $CaCO_3$ 2,8 × 10 $^{–}^9 $
Kalcija hromāts $CaCrO_4$ 7,1 × 10 $^{–}^4 $
Kalcija fluorīds $CaF_2$ 5,3 × 10 $^{–}^9 $
Kalcija hidrogēnfosfāts $CaHPO_4$ 1×10$^{–}^7$
Kalcija hidroksīds $Ca(OH)_2$ 5,5 × 10 $^{–}^6 $
Kalcija oksalāts $CaC_2O_4$ 2,7 × 10 $^{–}^9 $
Kalcija fosfāts $Ca_3(PO_4)_2$ 2,0 × 10 $^{–}^29 $
Kalcija sulfāts $CaSO_4$ 9,1 × 10 $^{–}^6 $
Kalcija sulfīts $CaSO_3$ 6,8 × 10 $^{–}^8 $
Hroma (II) hidroksīds $Cr(OH)_2$ 2×10$^{–}^16$
Hroma (III) hidroksīds $Cr(OH)_3$ 6,3 × 10 $^{–}^31 $
Kobalta (II) karbonāts $CoCO_3$ 1,4 × 10 $^{–}^13 $
Kobalta (II) hidroksīds $Co(OH)_2$ 1,6 × 10 $^{–}^15 $
Kobalta (III) hidroksīds $Co(OH)_3$ 1,6 × 10 $^{–}^44 $
Kobalta (II) sulfīds $CoS$ 4×10 $^{–}^21 $
Vara (I) hlorīds $CuCl$ 1,2 × 10 $^{–}^6 $
Vara (I) cianīds $CuCN$ 3,2 × 10 $^{–}^20 $
Vara (I) jodīds $CuI$ 1,1 × 10 $^{–}^12 $
Vara (II) arsenāts $Cu_3(AsO_4)_2$ 7,6 × 10 $^{–}^36 $
Vara (II) karbonāts $CuCO_3$ 1,4 × 10 $^{–}^10 $
Vara (II) hromāts $CuCrO_4$ 3,6 × 10 $^{–}^6 $
Vara (II) ferocianīds $Cu[Fe(CN)_6]$ 1,3 × 10 $^{–}^16 $
Vara (II) hidroksīds $Cu(OH)_2$ 2,2 × 10 $^{–}^20 $
Vara (II) sulfīds $CuS$ 6 × 10 $^{–}^37 $
Dzelzs (II) karbonāts $FeCO_3$ 3,2 × 10 $^{–}^11 $
Dzelzs (II) hidroksīds $Fe(OH)_2$ 8,0 ^{–}^16 $
Dzelzs (II) sulfīds $FeS$ 6 × 10 $^{–}^19 $
Dzelzs (III) arsenāts $FeAsO_4$ 5,7 × 10 $^{–}^21 $
Dzelzs (III) ferocianīds $Fe_4[Fe(CN)_6]_3$ 3,3 × 10 $^{–}^41 $
Dzelzs (III) hidroksīds $Fe(OH)_3$ 4 × 10 $^{–}^38 $
Dzelzs (III) fosfāts $FePO_4$ 1,3 × 10 $^{–}^22 $
Svina (II) arsenāts $Pb_3(AsO_4)_2$ 4 × 10 $^{–}^6 $
Svina (II) azīds $Pb(N_3)_2$ 2,5 × 10 $^{–}^9 $
Svina (II) bromīds $PbBr_2$ 4,0 × 10 $^{–}^5 $
Svina (II) karbonāts $PbCO_3$ 7,4 × 10 $^{–}^14 $
Svina (II) hlorīds $PbCl_2$ 1,6 × 10 $^{–}^5 $
Svina (II) hromāts $PbCrO_4$ 2,8 × 10 $^{–}^13 $
Svina (II) fluorīds $PbF_2$ 2,7 × 10 $^{–}^8 $
Svina (II) hidroksīds $Pb(OH)_2$ 1,2 × 10 $^{–}^15 $
Svina (II) jodīds $PbI_2$ 7,1 × 10 $^{–}^9 $
Svina (II) sulfāts $PbSO_4$ 1,6 × 10 $^{–}^8 $
Svina (II) sulfīds $PbS$ 3×10$^{–}^28$
Litija karbonāts $Li_2CO_3$ 2,5 × 10 $^{–}^2 $
Litija fluorīds $LiF$ 3,8 × 10 $^{–}^3 $
Litija fosfāts $Li_3PO_4$ 3,2 × 10 $^{–}^9 $
Magnija amonija fosfāts $MgNH_4PO_4$ 2,5 × 10 $^{–}^13 $
Magnija arsenāts $Mg_3(AsO_4)_2$ 2×10$^{–}^20$
Magnija karbonāts $MgCO_3$ 3,5 × 10 $^{–}^8 $
Magnija fluorīds $MgF_2$ 3,7 × 10 $^{–}^8 $
Magnija hidroksīds $Mg(OH)_2$ 1,8 × 10 $^{–}^11 $
Magnija oksalāts $MgC_2O_4$ 8,5 × 10 $^{–}^5 $
Magnija fosfāts $Mg_3(PO_4)_2$ 1×10$^{–}^25$
Mangāna (II) karbonāts $MnCO_3$ 1,8 × 10 $^{–}^11 $
Mangāna (II) hidroksīds $Mn(OH)_2$ 1,9 × 10 $^{–}^13 $
Mangāna (II) sulfīds $MnS$ 3×10$^{–}^14$
Dzīvsudraba (I) bromīds $Hg_2Br_2$ 5,6 × 10 $^{–}^23 $
Dzīvsudraba (I) hlorīds $Hg_2Cl_2$ 1,3 × 10 $^{–}^18 $
Dzīvsudraba (I) jodīds $Hg_2I_2$ 4,5 × 10 $^{–}^29 $
Dzīvsudraba (II) sulfīds $HgS$ 2×10 $^{–}^53 $
Niķeļa (II) karbonāts $NiCO_3$ 6,6 × 10 $^{–}^9 $
Niķeļa (II) hidroksīds $Ni(OH)_2$ 2,0 × 10 $^{–}^15 $
Niķeļa (II) sulfīds $NiS$ 3×10 $^{–}^19 $
Skandija fluorīds $ScF_3$ 4,2 × 10 $^{–}^18 $
Skandija hidroksīds $Sc(OH)_3$ 8,0 × 10 $^{–}^31 $
Sudraba acetāts $Ag_2CH_3O_2$ 2,0 × 10 $^{–}^3 $
Sudraba arsenāts $Ag_3AsO_4$ 1,0 × 10 $^{–}^22 $
Sudraba azīds $AgN_3$ 2,8 × 10 $^{–}^9 $
Sudraba bromīds $AgBr$ 5,0 × 10 $^{–}^13 $
Sudraba hlorīds $AgCl$ 1,8 × 10 $^{–}^10 $
Sudraba hromāts $Ag_2CrO_4$ 1,1 × 10 $^{–}^12 $
Sudraba cianīds $AgCN$ 1,2 × 10 $^{–}^16 $
Sudraba jodāts $AgIO_3$ 3,0 × 10 $^{–}^8 $
Sudraba jodīds $AgI$ 8,5 × 10 $^{–}^17 $
Sudraba nitrīts $AgNO_2$ 6,0 × 10 $^{–}^4 $
Sudraba sulfāts $Ag_2SO_4$ 1,4 × 10 $^{–}^5 $
Sudraba sulfīds $At_2S$ 6×10 $^{–}^51 $
Sudraba sulfīts $Ag_2SO_3$ 1,5 × 10 $^{–}^14 $
Sudraba tiocianāts $AgSCN$ 1,0 × 10 $^{–}^12 $
Stroncija karbonāts $SrCO_3$ 1,1 × 10 $^{–}^10 $
Stroncija hromāts $SrCrO_4$ 2,2 × 10 $^{–}^5 $
Stroncija fluorīds $SrF_2$ 2,5 × 10 $^{–}^9 $
Stroncija sulfāts $SrSO_4$ 3,2 × 10 $^{–}^7 $
Tallija (I) bromīds $TlBr$ 3,4 × 10 $^{–}^6 $
Tallija (I) hlorīds $TlCl$ 1,7 × 10 $^{–}^4 $
Tallija (I) jodīds $TlI$ 6,5 × 10 $^{–}^8 $
Tallija (III) hidroksīds $Tl(OH)_3$ 6,3 × 10 $^{–}^46 $
Alvas (II) hidroksīds $Sn(OH)_2$ 1,4 × 10 $^{–}^28 $
Alvas (II) sulfīds $SnS$ 1×10$^{–}^26$
Cinka karbonāts $ZnCO_3$ 1,4 × 10 $^{–}^11 $
Cinka hidroksīds $Zn(OH)_2$ 1,2 × 10 $^{–}^17 $
Cinka oksalāts $ZnC_2O_4$ 2,7 × 10 $^{–}^8 $
Cinka fosfāts $Zn_3(PO_4)_2$ 9,0 × 10 $^{–}^33 $
Cinka sulfīds $ZnS$ 2×10 $^{–}^25 $

Secinājums: $K_s_p$ ķīmijas rokasgrāmata

Kas ir $K_s_p$ ķīmijā? Šķīdības produkta konstante jeb $K_s_p$ ir svarīgs ķīmijas aspekts, pētot dažādu izšķīdušo vielu šķīdību. $K_s_p$ norāda, cik daudz izšķīdušās vielas izšķīst šķīdumā, un jo šķīstošāka ir viela, jo augstāka ir ķīmiskā $K_s_p$ vērtība.

Lai aprēķinātu šķīdības produkta konstanti, vispirms ir jāizraksta disociācijas vienādojums un līdzsvarotā $K_s_p$ izteiksme, pēc tam pievienojiet molārās koncentrācijas, ja tās ir norādītas.

Šķīdības konstanti var ietekmēt temperatūra, spiediens un molekulu lielums, un tas ir svarīgi, lai noteiktu šķīdību, prognozētu, vai veidosies nogulsnes, un izprastu kopējo jonu efektu.

Ko tālāk?

Nemierināmi, ka pabeidzāt mācīties par šķīdības konstanti?Noslīcini savas bēdas mūsu pilnīgais 11 šķīdības noteikumu ceļvedis .

Vai meklējat citus ķīmijas ceļvežus?Uzziniet, kā līdzsvarot ķīmiskos vienādojumus šeit vai izlasiet šos sešus fizisko un ķīmisko izmaiņu piemērus.

Vidusskolā mācāties ķīmijā?Mēs esam apkopojuši vairākas lieliskas mācību rokasgrāmatas AP Chem, IB Chemistry un Ņujorkas štata Chemistry Regents eksāmenam.