محتوا

• گام برداشتن
• روش 1 از 2: استفاده از قوانین سریع
• روش 2 از 2: محاسبه حلالیت K._sp
• ضروریات
• نکات
• هشدارها

در شیمی ، از حلالیت برای توصیف خصوصیات ماده جامدی استفاده می شود که با مایعات مخلوط شده و کاملاً حل می شود ، بدون اینکه ذرات حل نشده باقی بماند. فقط ترکیبات یونی (باردار) محلول هستند. برای اهداف عملی ، به خاطر سپردن چند قانون یا مشورت با لیستی از قوانین کافی است که به شما بگوید آیا بیشتر ترکیبات یونی در هنگام مخلوط شدن با آب جامد باقی می مانند یا مقدار قابل توجهی حل می شود. در حقیقت ، حتی اگر تغییری مشاهده نکنید ، بعضی از مولکول ها حل می شوند ، بنابراین برای آزمایش های دقیق باید بدانید که چگونه این مقدار را محاسبه کنید.

گام برداشتن

روش 1 از 2: استفاده از قوانین سریع

1. درباره ترکیبات یونی بیشتر بدانید. هر اتم به طور معمول تعدادی الکترون دارد ، اما گاهی اوقات یک الکترون اضافی به دست می آورند یا از دست می دهند. نتیجه یکی است یون با یک بار الکتریکی. وقتی یونی با بار منفی (یک الکترون اضافی) با یونی با بار مثبت روبرو می شود (الکترون از بین می رود) ، دقیقاً مانند انتهای منفی و مثبت دو آهن ربا به هم پیوند می خورند. نتیجه آن پیوند یونی است.
   • یونهایی با بار منفی نامیده می شوند آنیونها، و یون های دارای بار مثبت کاتیون ها.
   • به طور معمول ، تعداد الکترون های یک اتم برابر با تعداد پروتون ها است ، جایی که بارهای الکتریکی در تعادل هستند.
2. حلالیت را بدانید. مولکول های آب (H.₂O) ساختار غیرمعمولی دارند ، که با آنها مانند یک آهنربا رفتار می کنند: یک سر آن بار مثبت دارد در حالی که انتهای دیگر آن بار منفی دارد. هنگامی که یک پیوند یونی را با آب مخلوط کنید ، این "آهن ربا های آب" در اطراف آن جمع می شوند ، و سعی می کنند یون های مثبت و منفی را از یکدیگر جدا کنند. برخی از پیوندهای یونی با هم خیلی محکم نیستند. اینها هستند محلولزیرا آب پیوند را پاره و حل خواهد کرد. کامپوزیت های دیگر پیوندهای محکم تری دارند و هستند قابل حل نیستزیرا با وجود مولکول های آب می توانند به هم بچسبند.
   • برخی اتصالات دارای پیوندهای داخلی هستند که از نظر مقاومت با کشش آب قابل مقایسه هستند. این مواد هستند متوسط ​​محلول، زیرا بخش قابل توجهی (اما نه همه) از اوراق قرضه جدا خواهد شد.
3. قوانین حلالیت را مطالعه کنید. از آنجا که فعل و انفعالات بین اتم ها کاملاً پیچیده است ، همیشه شهودی نیست که کدام ترکیبات محلول و نامحلول هستند. یون اول را در لیست موجود در لیست زیر پیدا کنید تا بدانید چگونه معمولاً رفتار می کند ، سپس موارد استثنایی را بررسی کنید تا یون دوم با هم تعامل غیرطبیعی نداشته باشد.
   • به عنوان مثال ، برای استفاده از کلرید استرانسیم (SrCl)₂) ، Sr یا Cl را در مراحل پررنگ مشخص شده در زیر جستجو کنید. Cl "عمدتا قابل حل" است بنابراین موارد زیر را بررسی کنید. Sr به عنوان یک استثنا نشان داده نشده است ، بنابراین SrCl₂ محلول باشد
   • در زیر متداول ترین موارد استثنا در هر قانون ذکر شده است. استثنائات دیگری نیز وجود دارد ، اما احتمالاً آنها را در یک کلاس شیمی یا آزمایشگاه معمول نمی یابید.
4. ترکیبات زمانی محلول هستند که حاوی فلزات قلیایی باشند ، از جمله Li ، Na ، K ، Rb و Cs. اینها را عناصر گروه IA نیز می نامند: لیتیوم ، سدیم ، پتاسیم ، روبیدیوم و سزیم. تقریباً هر ترکیبی با هر یک از این یونها محلول است.
   • استثنا: لی₃PO₄ محلول نیست.
5. ترکیباتی با NO₃، C₂ح₃ای₂، نه₂، ClO₃ و ClO₄ محلول هستند اینها به ترتیب یون های نیترات ، استات ، نیتریت ، کلرات و پرکلرات هستند. توجه داشته باشید که استات اغلب با OAc مخفف می شود.
   • استثناها: Ag (OAc) (استات نقره) و Hg (OAc)₂ (استات جیوه) محلول نیستند.
   • AgNO₂ و KClO₄ فقط "تا حدی محلول" هستند.
6. ترکیبات با Cl ، Br و I معمولاً محلول هستند. یون های کلرید ، برومید و یدید تقریباً همیشه ترکیبات محلول را تشکیل می دهند که به آنها نمک های هالوژن نیز گفته می شود.
   • استثنا: اگر هر یک از اینها با یونهای نقره (Ag) متصل شود ، جیوه (Hg)₂) ، یا سرب (Pb) ، نتیجه محلول نیست. همین مورد در مورد ترکیبات کمتر رایج با مس (مس) و تالیوم (Tl) نیز صدق می کند.
7. اتصال به SO₄ معمولاً محلول هستند. یون سولفات معمولاً ترکیبات محلول را تشکیل می دهد ، اما چندین مورد استثنا وجود دارد.
   • استثناها: یون سولفات با یونهای زیر ترکیبات نامحلول را ایجاد می کند: استرانسیم Sr ، باریم Ba ، سرب سرب ، نقره نقره ، کلسیم کلسیم ، رادیوم Ra و نقره دیاتومیک Ag₂. توجه داشته باشید که سولفات نقره و سولفات کلسیم به اندازه کافی حل می شوند تا گاهی اوقات به میزان کم محلول نامیده شوند.
8. ترکیبات با OH یا S محلول نیستند. اینها به ترتیب یون های هیدروکسید و سولفید هستند.
   • استثناها: آیا فلزات قلیایی (گروه I-A) را به خاطر دارید و چقدر دوست دارند ترکیبات نامحلول ایجاد کنند؟ Li ، Na ، K ، Rb و Cs همه ترکیبات محلول را با یون های هیدروکسید یا سولفید تشکیل می دهند. علاوه بر این ، هیدروکسید نمک های محلول را با یونهای فلزات قلیایی (گروه II-A) تشکیل می دهد: کلسیم کلسیم ، استرانسیم Sr و باریم Ba. توجه داشته باشید که هیدروکسید حاوی ترکیبات قلیایی خاکی دارای مولکولهای کافی برای چسبیدن به یکدیگر است که بعضاً "با محلول کم" در نظر گرفته می شود.
9. ترکیباتی با CO₃ یا PO₄ محلول نیستند. آخرین بار برای یافتن یونهای کربنات و فسفات بررسی کنید و باید بدانید که از این ترکیب چه انتظاری دارید.
   • استثناها: این یونها با مواد معمول ، فلزات قلیایی Li ، Na ، K ، Rb و C و همچنین با آمونیوم NH ترکیبات محلول را ایجاد می کنند.₄.

روش 2 از 2: محاسبه حلالیت K._sp

1. محصول حلالیت K ثابت را جستجو کنید._sp. این ثابت برای هر اتصال متفاوت است ، بنابراین شما باید آن را در جدول کتاب درسی یا آنلاین جستجو کنید. از آنجا که این مقادیر به صورت آزمایشی تعیین می شوند ، از جدول به جدول دیگر می توانند بسیار متفاوت باشند ، بنابراین در صورت وجود جدول ، بهتر است از جدول موجود در کتاب درسی خود استفاده کنید. در غیر این صورت ، در بیشتر جدول ها دمای محیط 25 درجه سانتیگراد فرض می شود.
   • به عنوان مثال ، اگر می خواهید یدید سرب (PbI) حل کنید₂) ، ثابت تعادل محصول حلالیت را یادداشت کنید. اگر از یک جدول در bilbo.chm.uri.edu استفاده می کنید ، از ثابت 7.1 × 10 استفاده کنید.
2. ابتدا معادله شیمیایی را یادداشت کنید. ابتدا تعیین کنید که این ترکیب هنگام حل شدن به یونها تجزیه می شود. حالا با K معادله ای بنویسید._sp از یک طرف و یونهای منفرد از طرف دیگر.
   • به عنوان مثال ، یک مولکول PbI₂ به یونهای Pb ، I و I دیگر تقسیم می شود (شما فقط باید یک یون را بدانید یا به جستجوی آن بپردازید ، زیرا می دانید که ترکیب کل همیشه یک بار خنثی دارد).
   • معادله 10/7 7. 1 = را بنویسید [Pb] [I]
3. معادله را تنظیم کنید تا از متغیرها استفاده شود. با استفاده از دانش خود در مورد تعداد مولکول ها یا یون ها ، این معادله را به عنوان یک مسئله جبری واحد بازنویسی کنید. x را برابر با مقدار ماده ای که حل می شود تنظیم کنید و متغیرها را به صورت تعداد هر یون بر حسب x بازنویسی کنید.
   • در مثال ما ، ما 10 7. 7.1 = [Pb] [I] را دوباره می نویسیم
   • از آنجا که فقط یک یون سرب (Pb) در ترکیب وجود دارد ، تعداد مولکولهای ترکیب محلول برابر با تعداد یونهای سرب آزاد خواهد بود. بنابراین می توانیم [Pb] را با x جایگزین کنیم.
   • از آنجا که برای هر یون سرب دو یون ید (I) وجود دارد ، می توان تعداد اتم های ید را برابر با 2 برابر کرد.
   • این معادله اکنون 7.1 × 10 = (x) (2x) را می خواند
4. در صورت وجود یونهای رایج را در نظر بگیرید. اگر در حال حل کردن ترکیب در آب خالص هستید ، از این مرحله صرف نظر کنید. با این حال ، اگر این ترکیب در محلولی حل شود که قبلاً حاوی یک یا چند یون سازنده باشد ("یون مشترک") ، میزان حلالیت به میزان قابل توجهی کاهش می یابد. اثر یونهای مشترک در ترکیباتی که عمدتاً نامحلول هستند بسیار مشهود است و در این موارد می توان فرض کرد که اکثریت قریب به اتفاق یونهای متعادل از یونی است که در محلول موجود است. معادله را با غلظت مولی شناخته شده (مول در لیتر یا M) از یونهای موجود در محلول ، دوباره بنویسید و مقدار x را برای آن یون جایگزین کنید.
   • به عنوان مثال ، اگر ترکیب سرب ید ما در محلول حاوی کلرید سرب 0.2 میلی متر (PbCl) حل شود₂) ، سپس ما می توانیم معادله را به عنوان 7.1 × 10 = (0.2M + x) (2x) دوباره بنویسیم. و سپس ، از آنجا که غلظت 0.2M بسیار بالاتر از x است ، می توانیم با اطمینان این مورد را 7.1 × 10 = (0.2M) (2x) دوباره بنویسیم.
5. معادله را حل کنید. برای x حل کنید و بدانید این ترکیب چقدر محلول است. به دلیل نحوه تعریف ثابت حلالیت ، پاسخ شما به صورت تعداد مول ترکیبات محلول در هر لیتر آب بیان می شود. برای یافتن پاسخ نهایی ممکن است به یک ماشین حساب نیاز داشته باشید.
   • موارد زیر برای حلالیت در آب خالص و نه با هر یون مشترک اعمال می شود.
   • 7.1 × 10 = (x) (2x)
   • 7.1 × 10 = (x) (4x)
   • 7.1 × 10 = 4x
   • (10/7 1 1) 4 ÷ = x
   • x = ∛ ((7.1 10) ÷ 4)
   • x = 1.2 1.2 10 مول در لیتر حل می شود. این مقدار بسیار کمی است ، بنابراین می دانید که این ترکیب در اصل محلول کمی است.

ضروریات

• جدول ثابت محصولات حلالیت (K._sp) برای اتصالات.

نکات

• اگر داده هایی از آزمایشات در مورد میزان حل شدن یک ترکیب دارید ، می توانید از همان معادله برای حل ثابت حلالیت K استفاده کنید_sp.

هشدارها

• هیچ تعریفی از این اصطلاحات به طور جهانی پذیرفته نشده است ، اما شیمی دانان در اکثر ترکیبات توافق دارند. برخی از موارد حاشیه ای در مورد ترکیبات با نسبت قابل توجهی از مولکول های محلول و حل نشده را می توان با جداول مختلف حلالیت توصیف کرد.
• بعضی از کتابهای درسی قدیمی NH را ارائه می دهند₄OH دوباره به عنوان یک ترکیب محلول. این نادرست است مقادیر کم NH₄ و یونهای OH را می توان مشاهده کرد ، اما نمی توان آنها را جدا کرد و یک ترکیب را تشکیل داد.