Ksp Chemistry: Пълно ръководство за константата на разтворимост
Учите ли химия, но не разбирате напълно константата на продукта на разтворимост или искате да научите повече за нея? Не сте сигурни как да изчислите моларната разтворимост от $K_s_p$? Константата на разтворимост, или $K_s_p$, е важна част от химията, особено когато работите с уравнения за разтворимост или анализирате разтворимостта на различни разтворени вещества. Когато имате солидна представа за $K_s_p$, тези въпроси стават много по-лесни за отговор!
В това $K_s_p$ ръководство по химия ще обясним дефиницията на $K_s_p$ химията, как да я решим (с примери), кои фактори я влияят и защо е важно. В долната част на това ръководство имаме също таблица със стойностите на $K_s_p$ за дълъг списък от вещества, за да ви улесни в намирането на стойности на константите на разтворимост.
Какво е $K_s_p$?
$K_s_p$ е известен като константа на разтворимост или продукт на разтворимост. Това е равновесната константа, използвана за уравнения, когато твърдо вещество се разтваря в течен/воден разтвор. Като напомняне, разтвореното вещество (това, което се разтваря) се счита за разтворимо, ако повече от 1 грам от него може да бъде напълно разтворено в 100 ml вода.
$K_s_p$ се използва само за разтворени вещества слабо разтворими и не се разтварят напълно в разтвора. (Разтвореното вещество е неразтворим ако нищо или почти нищо от него не се разтваря в разтвор.) $K_s_p$ представлява колко от разтвореното вещество ще се разтвори в разтвора.
Стойността на $K_s_p$ варира в зависимост от разтвореното вещество. Колкото по-разтворимо е дадено вещество, толкова по-висока е неговата $K_s_p$ химична стойност. И какви са единиците $K_s_p$? Всъщност той няма единица! Стойността $K_s_p$ няма единици, защото моларните концентрации на реагентите и продуктите са различни за всяко уравнение. Това би означавало, че единицата $K_s_p$ ще бъде различна за всеки проблем и ще бъде трудна за решаване, така че, за да я опростят, химиците обикновено изоставят $K_s_p$ единиците. Колко мило от тяхна страна!
Как изчислявате $K_s_p$?
В този раздел обясняваме как да напишем $K_s_p$ химични изрази и как да намерим стойността на $K_s_p$. За повечето класове по химия рядко ще ви се налага да решавате стойността на $K_s_p$; през повечето време ще пишете изразите или ще използвате $K_s_p$ стойности за решаване разтворимост (което обясняваме как да направите в раздела Защо $K_s_p$ е важен).
Писане на $K_s_p$ изрази
По-долу е уравнението на продукта на разтворимост, което е последвано от четири $K_s_p$ химически задачи така че можете да видите как да изпишете $K_s_p$ изрази.
За реакцията $A_aB_b$(s) ⇌ $aA^b^{+}$(aq) + $bB^a^{-}$ (aq)
Изразът за разтворимост е $K_s_p$= $[A^b^{+}]^a$ $[B^a^{-}]^b$
Първото уравнение е известно като уравнение на дисоциация, а второто е балансираният $K_s_p$ израз.
За тези уравнения:
- А и Б представляват различни йони и твърди вещества. В тези уравнения те също се наричат „продукти“.
- а и b представляват коефициенти, използвани за балансиране на уравнението
- (aq) и (s) показват в какво състояние е продуктът (съответно водно или твърдо)
- Скоби означават моларна концентрация. Така че [AgCl] представлява моларната концентрация на AgCl.
За да напишете правилно $K_s_p$ изрази, трябва да имате добри познания за химичните имена, многоатомните йони и зарядите, свързани с всеки йон. Също така, ключовото нещо, което трябва да знаете с тези уравнения, е, че всяка концентрация (представена с квадратни скоби) се повишава на степен на своя коефициент в балансирания $K_s_p$ израз.
Нека да разгледаме няколко примера.
Пример 1
$PbBr_2$(s) ⇌ $Pb^2^{+}$ (aq) + $2Br^{¯}$ (aq)
$K_s_p$= $[Pb^2^{+}]$ $[Br¯]^2$
В този проблем, не забравяйте да поставите на квадрат Br в уравнението $K_s_p$. Правите това заради коефициента 2 в уравнението на дисоциацията.
Пример 2
CuS(s) ⇌ $Cu^{+}$ (aq) + S¯(aq)
$K_s_p$= [$Cu^{+}$] [S¯]
Пример 3
$Ag_2CrO_4$ (s) ⇌ 2$Ag^{+}$ (aq) + $CrO_4^2^{-}$ (aq)
$K_s_p$= $[Ag^{+}]^2$ [$CrO_4^2$]
Пример 4
$Cu_3$ $(PO_4)^2$ (s) ⇌ $3Cu^2^{+}$ (aq) + $2PO_4^3^{¯}$ (aq)
$K_s_p$ = $[Cu^2^{+}]^3$ [$PO_4^3^¯$]$^2$
Решаване на $K_s_p$ с разтворимост
За да изчислите стойност за $K_s_p$, трябва да имате стойности за моларна разтворимост или да можете да ги намерите.
Въпрос: Определете $K_s_p$ на AgBr (сребърен бромид), като се има предвид, че неговата моларна разтворимост е 5,71 x $10^{¯}^7$ мола на литър.
Първо, трябва да напишем двете уравнения.
AgBr(s) ⇌ $Ag^{+}$ (aq) + $Br^{¯}$ (aq)
$K_s_p$ = [$Ag^{+}$] [$Br^{¯}$]
Сега, тъй като в този проблем решаваме за действителна стойност $K_s_p$, ние включваме стойностите за разтворимост, които ни бяха дадени:
$K_s_p$ = (5,71 x $10^{¯}^7$) (5,71 x $10^{¯}^7$) = 3,26 x $10^{¯}^13$
Стойността на $K_s_p$ е 3,26 x $10^{¯}^13$
Какви фактори влияят на $K_s_p$?
В този раздел обсъждаме основните фактори, които влияят върху стойността на константата на разтворимост.
температура
Повечето разтворени вещества стават по-разтворими в течност с повишаване на температурата. Ако искате доказателство, вижте колко добре се смесва разтворимото кафе в чаша студена вода в сравнение с чаша гореща вода. Температурата влияе върху разтворимостта както на твърди вещества, така и на газове но не е установено, че има определено въздействие върху разтворимостта на течности.
налягане
Налягането също може да повлияе на разтворимостта, но само за газове, които са в течности. Законът на Хенри гласи, че разтворимостта на газ е право пропорционална на парциалното налягане на газа.
Законът на Хенри е написан като стр = kc , където
- стр е парциалното налягане на газа над течността
- к е константата на закона на Хенри
- ° С е концентрацията на газ в течността
Законът на Хенри показва, че когато парциалното налягане намалява, концентрацията на газ в течността също намалява, което от своя страна намалява разтворимостта. Така че по-малкото налягане води до по-малка разтворимост, а по-голямото налягане води до по-голяма разтворимост.
Можете да видите закона на Хенри в действие, ако отворите кутия сода. Когато кутията е затворена, газът е под по-високо налягане и има много мехурчета, защото голяма част от газа е разтворен. Когато отворите кутията, налягането намалява и ако оставите содата да престои достатъчно дълго, мехурчетата в крайна сметка ще изчезнат, защото разтворимостта е намаляла и те вече не са разтворени в течността (те са излезли от напитката) .
Молекулен размер
Като цяло разтворените вещества с по-малки молекули са по-разтворими от тези с молекули-частици. За разтворителя е по-лесно да обгражда по-малки молекули, така че тези молекули могат да се разтворят по-бързо от по-големите молекули.
Защо $K_s_p$ е важно?
Защо константата на разтворимост има значение? По-долу са три ключови момента, в които ще трябва да използвате $K_s_p$ химия.
За намиране на разтворимостта на разтворените вещества
Чудите се как да изчислите моларната разтворимост от $K_s_p$? Познаването на стойността на $K_s_p$ ви позволява да намерите разтворимостта на различни разтворени вещества. Ето един пример: Стойността $K_s_p$ на $Ag_2SO_4$, сребърен сулфат, е 1,4×$10^{–}^5$. Определете моларната разтворимост.
Първо, трябва да напишем уравнението на дисоциация: $K_s_p$=$ [Ag^{+}]^2$ $[SO_4^2]$
След това включваме стойността $K_s_p$, за да създадем алгебричен израз.
1,4×$10^{–}^5$= $(2x)^2$ $(x)$
1.4×$10^{–}^5$= $4x^3$
$x$=[$SO_4^2$]=1,5x$10^{-}^2$ M
$2x$= [$Ag^{+}$]=3,0x$10^{-}^2$ M
Да се предвиди дали ще се образува утайка в реакциите
Когато знаем стойността на $K_s_p$ на разтвореното вещество, можем да разберем дали ще се получи утайка, ако се смеси разтвор на неговите йони. По-долу са посочени двете правила, които определят образуването на утайка.
- Йонен продукт > $K_s_p$, тогава ще има утаяване
- Йонен продукт <$K_s_p$ then precipitation will not occur
За да разберете общия йонен ефект
$K_s_p$ също е важна част от общия йонен ефект. Ефектът на общия йон гласи, че когато се смесят два разтвора, които споделят общ йон, първо ще се утаи разтвореното вещество с по-малката стойност на $K_s_p$.
Например, кажете, че BiOCl и CuCl се добавят към разтвор. И двете съдържат $Cl^{-}$ йони. Стойността $K_s_p$ на BiOCl е 1,8×$10^{–}^31$, а стойността $K_s_p$ на CuCl е 1,2×$10^{–}^6$. BiOCl има по-малката $K_s_p$ стойност, така че ще се утаи преди CuCl.
Таблица с константи на продукта за разтворимост
По-долу има диаграма, показваща стойностите на $K_s_p$ за много често срещани вещества. Стойностите $K_s_p$ са за веществата, които са около 25 градуса по Целзий, което е стандартно. Тъй като стойностите на $K_s_p$ са толкова малки, може да има малки разлики в стойностите им в зависимост от това кой източник използвате. Данните в тази диаграма идват от университета на Роуд Айлънд Катедра по химия .
| вещество | Формула | $K_s_p$ Стойност |
| Алуминиев хидроксид | $Al(OH)_3$ | 1,3×$10^{–}^33$ |
| Алуминиев фосфат | $AlPO_4$ | 6,3×$10^{–}^19$ |
| Бариев карбонат | $BaCO_3$ | 5,1×$10^{–}^9$ |
| Бариев хромат | $BaCrO_4$ | 1,2×$10^{–}^10$ |
| Бариев флуорид | $BaF_2$ | 1,0×$10^{–}^6$ |
| Бариев хидроксид | $Ba(OH)_2$ | 5×$10^{–}^3$ |
| Бариев сулфат | $BaSO_4$ | 1,1×$10^{–}^10$ |
| Бариев сулфит | $BaSO_3$ | 8×$10^{–}^7$ |
| Бариев тиосулфат | $BaS_2O_3$ | 1,6×$10^{–}^6$ |
| Бисмутил хлорид | $BiOCl$ | 1,8×$10^{–}^31$ |
| Бисмутил хидроксид | $BiOOH$ | 4×$10^{–}^10$ |
| Кадмиев карбонат | $CdCO_3$ | 5,2×$10^{–}^12$ |
| Кадмиев хидроксид | $Cd(OH)_2$ | 2,5×$10^{–}^14$ |
| Кадмиев оксалат | $CdC_2O_4$ | 1,5×$10^{–}^8$ |
| Кадмиев сулфид | $CdS$ | 8×$10^{–}^28$ |
| Калциев карбонат | $CaCO_3$ | 2,8×$10^{–}^9$ |
| Калциев хромат | $CaCrO_4$ | 7,1×$10^{–}^4$ |
| Калциев флуорид | $CaF_2$ | 5,3×$10^{–}^9$ |
| Калциев хидроген фосфат | $CaHPO_4$ | 1×$10^{–}^7$ |
| Калциев хидроксид | $Ca(OH)_2$ | 5,5×$10^{–}^6$ |
| Калциев оксалат | $CaC_2O_4$ | 2,7×$10^{–}^9$ |
| Калциев фосфат | $Ca_3(PO_4)_2$ | 2,0×$10^{–}^29$ |
| Калциев сулфат | $CaSO_4$ | 9,1×$10^{–}^6$ |
| Калциев сулфит | $CaSO_3$ | 6,8×$10^{–}^8$ |
| Хром (II) хидроксид | $Cr(OH)_2$ | 2×$10^{–}^16$ |
| Хром (III) хидроксид | $Cr(OH)_3$ | 6,3×$10^{–}^31$ |
| Кобалтов (II) карбонат | $CoCO_3$ | 1,4×$10^{–}^13$ |
| Кобалтов (II) хидроксид | $Co(OH)_2$ | 1,6×$10^{–}^15$ |
| Кобалтов (III) хидроксид | $Co(OH)_3$ | 1,6×$10^{–}^44$ |
| Кобалтов (II) сулфид | $CoS$ | 4×$10^{–}^21$ |
| Меден (I) хлорид | $CuCl$ | 1,2×$10^{–}^6$ |
| Меден (I) цианид | $CuCN$ | 3,2×$10^{–}^20$ |
| Меден (I) йодид | $CuI$ | 1,1×$10^{–}^12$ |
| Меден (II) арсенат | $Cu_3(AsO_4)_2$ | 7,6×$10^{–}^36$ |
| Меден (II) карбонат | $CuCO_3$ | 1,4×$10^{–}^10$ |
| Меден (II) хромат | $CuCrO_4$ | 3,6×$10^{–}^6$ |
| Меден (II) фероцианид | $Cu[Fe(CN)_6]$ | 1,3×$10^{–}^16$ |
| Меден (II) хидроксид | $Cu(OH)_2$ | 2,2×$10^{–}^20$ |
| Меден (II) сулфид | $CuS$ | 6×$10^{–}^37$ |
| Железен (II) карбонат | $FeCO_3$ | 3,2×$10^{–}^11$ |
| Железен (II) хидроксид | $Fe(OH)_2$ | 8,0$10^{–}^16$ |
| Железен (II) сулфид | $FeS$ | 6×$10^{–}^19$ |
| Железен (III) арсенат | $FeAsO_4$ | 5,7×$10^{–}^21$ |
| Железен (III) фероцианид | $Fe_4[Fe(CN)_6]_3$ | 3,3×$10^{–}^41$ |
| Железен (III) хидроксид | $Fe(OH)_3$ | 4×$10^{–}^38$ |
| Железен (III) фосфат | $FePO_4$ | 1,3×$10^{–}^22$ |
| Оловен (II) арсенат | $Pb_3(AsO_4)_2$ | 4×$10^{–}^6$ |
| Оловен (II) азид | $Pb(N_3)_2$ | 2,5×$10^{–}^9$ |
| Оловен (II) бромид | $PbBr_2$ | 4,0×$10^{–}^5$ |
| Оловен (II) карбонат | $PbCO_3$ | 7,4×$10^{–}^14$ |
| Оловен (II) хлорид | $PbCl_2$ | 1,6×$10^{–}^5$ |
| Оловен (II) хромат | $PbCrO_4$ | 2,8×$10^{–}^13$ |
| Оловен (II) флуорид | $PbF_2$ | 2,7×$10^{–}^8$ |
| Оловен (II) хидроксид | $Pb(OH)_2$ | 1,2×$10^{–}^15$ |
| Оловен (II) йодид | $PbI_2$ | 7,1×$10^{–}^9$ |
| Оловен (II) сулфат | $PbSO_4$ | 1,6×$10^{–}^8$ |
| Оловен (II) сулфид | $PbS$ | 3×$10^{–}^28$ |
| Литиев карбонат | $Li_2CO_3$ | 2,5×$10^{–}^2$ |
| Литиев флуорид | $LiF$ | 3,8×$10^{–}^3$ |
| Литиев фосфат | $Li_3PO_4$ | 3,2×$10^{–}^9$ |
| Магнезиев амониев фосфат | $MgNH_4PO_4$ | 2,5×$10^{–}^13$ |
| Магнезиев арсенат | $Mg_3(AsO_4)_2$ | 2×$10^{–}^20$ |
| Магнезиев карбонат | $MgCO_3$ | 3,5×$10^{–}^8$ |
| Магнезиев флуорид | $MgF_2$ | 3,7×$10^{–}^8$ |
| Магнезиев хидроксид | $Mg(OH)_2$ | 1,8×$10^{–}^11$ |
| Магнезиев оксалат | $MgC_2O_4$ | 8,5×$10^{–}^5$ |
| Магнезиев фосфат | $Mg_3(PO_4)_2$ | 1×$10^{–}^25$ |
| Манганов (II) карбонат | $MnCO_3$ | 1,8×$10^{–}^11$ |
| Манганов (II) хидроксид | $Mn(OH)_2$ | 1,9×$10^{–}^13$ |
| Манганов (II) сулфид | $MnS$ | 3×$10^{–}^14$ |
| Живачен (I) бромид | $Hg_2Br_2$ | 5,6×$10^{–}^23$ |
| Живачен (I) хлорид | $Hg_2Cl_2$ | 1,3×$10^{–}^18$ |
| Живачен (I) йодид | $Hg_2I_2$ | 4,5×$10^{–}^29$ |
| Живачен (II) сулфид | $HgS$ | 2×$10^{–}^53$ |
| Никелов (II) карбонат | $NiCO_3$ | 6,6×$10^{–}^9$ |
| Никелов (II) хидроксид | $Ni(OH)_2$ | 2,0×$10^{–}^15$ |
| Никелов (II) сулфид | $NiS$ | 3×$10^{–}^19$ |
| Скандиев флуорид | $ScF_3$ | 4,2×$10^{–}^18$ |
| Скандиев хидроксид | $Sc(OH)_3$ | 8,0×$10^{–}^31$ |
| Сребърен ацетат | $Ag_2CH_3O_2$ | 2,0×$10^{–}^3$ |
| Сребърен арсенат | $Ag_3AsO_4$ | 1,0×$10^{–}^22$ |
| Сребърен азид | $AgN_3$ | 2,8×$10^{–}^9$ |
| Сребърен бромид | $AgBr$ | 5,0×$10^{–}^13$ |
| Сребърен хлорид | $AgCl$ | 1,8×$10^{–}^10$ |
| Сребърен хромат | $Ag_2CrO_4$ | 1,1×$10^{–}^12$ |
| Сребърен цианид | $AgCN$ | 1,2×$10^{–}^16$ |
| Сребърен йодат | $AgIO_3$ | 3,0×$10^{–}^8$ |
| Сребърен йодид | $AgI$ | 8,5×$10^{–}^17$ |
| Сребърен нитрит | $AgNO_2$ | 6,0×$10^{–}^4$ |
| Сребърен сулфат | $Ag_2SO_4$ | 1,4×$10^{–}^5$ |
| Сребърен сулфид | $At_2S$ | 6×$10^{–}^51$ |
| Сребърен сулфит | $Ag_2SO_3$ | 1,5×$10^{–}^14$ |
| Сребърен тиоцианат | $AgSCN$ | 1,0×$10^{–}^12$ |
| Стронциев карбонат | $SrCO_3$ | 1,1×$10^{–}^10$ |
| Стронциев хромат | $SrCrO_4$ | 2,2×$10^{–}^5$ |
| Стронциев флуорид | $SrF_2$ | 2,5×$10^{–}^9$ |
| Стронциев сулфат | $SrSO_4$ | 3,2×$10^{–}^7$ |
| Талиев (I) бромид | $TlBr$ | 3,4×$10^{–}^6$ |
| Талиев (I) хлорид | $TlCl$ | 1,7×$10^{–}^4$ |
| Талиев (I) йодид | $TlI$ | 6,5×$10^{–}^8$ |
| Талиев (III) хидроксид | $Tl(OH)_3$ | 6,3×$10^{–}^46$ |
| Калаен (II) хидроксид | $Sn(OH)_2$ | 1,4×$10^{–}^28$ |
| Калаен (II) сулфид | $SnS$ | 1×$10^{–}^26$ |
| Цинков карбонат | $ZnCO_3$ | 1,4×$10^{–}^11$ |
| Цинков хидроксид | $Zn(OH)_2$ | 1,2×$10^{–}^17$ |
| Цинков оксалат | $ZnC_2O_4$ | 2,7×$10^{–}^8$ |
| Цинков фосфат | $Zn_3(PO_4)_2$ | 9,0×$10^{–}^33$ |
| Цинков сулфид | $ZnS$ | 2×$10^{–}^25$ |
Заключение: Ръководство по химия $K_s_p$
Какво е $K_s_p$ в химията? Константата на продукта на разтворимост, или $K_s_p$, е важен аспект на химията при изучаване на разтворимостта на различни разтворени вещества. $K_s_p$ представлява колко от разтвореното вещество ще се разтвори в разтвор и колкото по-разтворимо е дадено вещество, толкова по-висока е химичната стойност на $K_s_p$.
За да изчислите константата на продукта на разтворимост, първо ще трябва да напишете уравнението на дисоциация и балансирания $K_s_p$ израз, след което да включите моларните концентрации, ако са ви дадени.
Константата на разтворимост може да бъде повлияна от температура, налягане и размер на молекулите и е важна за определяне на разтворимостта, прогнозиране дали ще се образува утайка и разбиране на общия йонен ефект.
Какво следва?
Неутешимо, че приключихте с изучаването на константата на разтворимост? Удави тъгата си нашето пълно ръководство за 11-те правила за разтворимост .
Търсите други ръководства по химия? Научете как да балансирате химичните уравнения тук или прочетете тези шест примера за физическа и химическа промяна.
Да учиш химия в гимназията? Съставихме няколко страхотни ръководства за обучение за AP Chem, IB Chemistry и изпита Chemistry Regents на щата Ню Йорк.
