Ksp Chemistry: Complete Guide to the Solubility Constant
Ви вивчаєте хімію, але не зовсім розумієте константу добутку розчинності або хочете дізнатися про це більше? Не знаєте, як обчислити молярну розчинність за $K_s_p$? Константа розчинності, або $K_s_p$, є важливою частиною хімії, особливо коли ви працюєте з рівняннями розчинності або аналізуєте розчинність різних розчинених речовин. Коли ви добре знаєте $K_s_p$, відповісти на ці запитання стане набагато легше!
У цьому посібнику з хімії $K_s_p$ ми пояснимо визначення хімії $K_s_p$, як її розв’язати (з прикладами), які фактори на це впливають і чому це важливо. Унизу цього посібника ми також маємо таблицю зі значеннями $K_s_p$ для довгого списку речовин, щоб полегшити вам пошук констант розчинності.
Що таке $K_s_p$?
$K_s_p$ відомий як константа розчинності або добуток розчинності. Це константа рівноваги, яка використовується для рівнянь, коли тверда речовина розчиняється в рідкому/водному розчині. Нагадуємо, що розчинена речовина (те, що розчиняється) вважається розчинною, якщо більше ніж 1 грам її можна повністю розчинити в 100 мл води.
$K_s_p$ використовується лише для розчинених речовин малорозчинний і не повністю розчиняється в розчині. (Розчинена речовина є нерозчинний якщо нічого або майже нічого з цього не розчиняється в розчині.) $K_s_p$ представляє, скільки розчиненої речовини розчиниться в розчині.
Значення $K_s_p$ змінюється залежно від розчиненої речовини. Чим більше розчинна речовина, тим вище її хімічне значення $K_s_p$. А що таке одиниці $K_s_p$? Насправді, він не має одиниці! Значення $K_s_p$ не має одиниць, оскільки молярні концентрації реагентів і продуктів різні для кожного рівняння. Це означатиме, що одиниця $K_s_p$ буде різною для кожної проблеми, і її буде важко вирішити, тому, щоб спростити її, хіміки зазвичай відмовляються від одиниць $K_s_p$. Як мило з їхнього боку!
Як розрахувати $K_s_p$?
У цьому розділі ми пояснюємо, як написати хімічні вирази $K_s_p$ і як знайти значення $K_s_p$. Для більшості уроків хімії вам рідко потрібно розв’язувати значення $K_s_p$; більшу частину часу ви будете писати вирази або використовувати значення $K_s_p$ для вирішення розчинність (ми пояснюємо, як це зробити в розділі «Чому $K_s_p$ важливий»).
Написання $K_s_p$ виразів
Нижче наведено рівняння продукту розчинності, за яким слідують чотири хімічні задачі $K_s_p$ щоб ви могли побачити, як записувати вирази $K_s_p$.
Для реакції $A_aB_b$(s) ⇌ $aA^b^{+}$(aq) + $bB^a^{-}$ (aq)
Вираз розчинності: $K_s_p$= $[A^b^{+}]^a$ $[B^a^{-}]^b$
Перше рівняння відоме як рівняння дисоціації, а друге є збалансованим виразом $K_s_p$.
Для цих рівнянь:
- А і Б представляють різні іони та тверді речовини. У цих рівняннях вони також називаються «продуктами».
- a і b являють собою коефіцієнти, які використовуються для балансування рівняння
- (aq) і (s) вказують, у якому стані знаходиться продукт (водний чи твердий, відповідно)
- Дужки означають молярну концентрацію. Отже, [AgCl] представляє молярну концентрацію AgCl.
Щоб правильно написати вираз $K_s_p$, вам потрібно добре знати хімічні назви, багатоатомні іони та заряди, пов’язані з кожним іоном. Крім того, головне, про що слід пам’ятати, пов’язане з цими рівняннями, це те, що кожна концентрація (позначена квадратними дужками) зведена до степеня свого коефіцієнта у збалансованому виразі $K_s_p$.
Давайте розглянемо кілька прикладів.
Приклад 1
$PbBr_2$(s) ⇌ $Pb^2^{+}$ (вод.) + $2Br^{¯}$ (вод.)
$K_s_p$= $[Pb^2^{+}]$ $[Br¯]^2$
У цій проблемі не забудьте звести в квадрат Br у рівнянні $K_s_p$. Ви робите це завдяки коефіцієнту 2 у рівнянні дисоціації.
Приклад 2
CuS(s) ⇌ $Cu^{+}$ (aq) + S¯(aq)
$K_s_p$= [$Cu^{+}$] [S¯]
Приклад 3
$Ag_2CrO_4$ (s) ⇌ 2$Ag^{+}$ (вод.) + $CrO_4^2^{-}$ (вод.)
$K_s_p$= $[Ag^{+}]^2$ [$CrO_4^2$]
Приклад 4
$Cu_3$ $(PO_4)^2$ (s) ⇌ $3Cu^2^{+}$ (вод.) + $2PO_4^3^{¯}$ (вод.)
$K_s_p$ = $[Cu^2^{+}]^3$ [$PO_4^3^¯$]$^2$
Розв'язування $K_s_p$ з розчинністю
Щоб обчислити значення для $K_s_p$, вам потрібно мати значення молярної розчинності або вміти їх знайти.
Запитання: Визначте $K_s_p$ AgBr (броміду срібла), враховуючи, що його молярна розчинність становить 5,71 x $10^{¯}^7$ моль на літр.
Спочатку нам потрібно написати два рівняння.
AgBr(s) ⇌ $Ag^{+}$ (вод.) + $Br^{¯}$ (вод.)
$K_s_p$ = [$Ag^{+}$] [$Br^{¯}$]
Тепер, оскільки в цій задачі ми розв’язуємо фактичне значення $K_s_p$, ми підключаємо отримані нам значення розчинності:
$K_s_p$ = (5,71 x $10^{¯}^7$) (5,71 x $10^{¯}^7$) = 3,26 x $10^{¯}^13$
Значення $K_s_p$ становить 3,26 x $10^{¯}^13$
Які фактори впливають на $K_s_p$?
У цьому розділі ми обговоримо основні фактори, які впливають на значення константи розчинності.
температура
Більшість розчинених речовин стають більш розчинними в рідині з підвищенням температури. Якщо вам потрібні докази, подивіться, наскільки добре розчинна кава змішується в чашці холодної води порівняно з чашкою гарячої води. Температура впливає на розчинність як твердих речовин, так і газів але не було встановлено, що він має певний вплив на розчинність рідин.
Тиск
Тиск також може впливати на розчинність, але тільки для газів, які знаходяться в рідинах. Закон Генрі стверджує, що розчинність газу прямо пропорційна парціальному тиску газу.
Закон Генрі записаний так стор = kc , де
- стор парціальний тиск газу над рідиною
- k є сталою закону Генрі
- в це концентрація газу в рідині
Закон Генрі показує, що зі зменшенням парціального тиску концентрація газу в рідині також зменшується, що, у свою чергу, зменшує розчинність. Отже, менший тиск призводить до меншої розчинності, а більший тиск призводить до більшої розчинності.
Ви можете побачити закон Генрі в дії, якщо відкриєте банку газованої води. Коли банку закрита, газ перебуває під більшим тиском, і утворюється багато бульбашок, тому що велика частина газу розчинена. Коли ви відкриваєте банку, тиск зменшується, і, якщо ви залишите газовану воду досить довго, бульбашки з часом зникнуть, тому що розчинність зменшилася, і вони більше не розчиняються в рідині (вони вийшли з напою). .
Молекулярний розмір
Як правило, розчинені речовини з меншими молекулами більш розчинні, ніж ті, що містять молекули-частинки. Розчиннику легше оточувати менші молекули, тому ці молекули можуть розчинятися швидше, ніж більші молекули.
Чому $K_s_p$ важливий?
Чому константа розчинності має значення? Нижче наведено три ключові випадки, коли вам знадобиться використовувати хімію $K_s_p$.
Знайти розчинність розчинених речовин
Цікаво, як обчислити молярну розчинність за $K_s_p$? Знання значення $K_s_p$ дозволяє знайти розчинність різних розчинених речовин. Ось приклад: Значення $K_s_p$ $Ag_2SO_4$, сульфату срібла, становить 1,4×$10^{–}^5$. Визначте молярну розчинність.
Спочатку нам потрібно написати рівняння дисоціації: $K_s_p$=$ [Ag^{+}]^2$ $[SO_4^2]$
Далі ми додаємо значення $K_s_p$, щоб створити алгебраїчний вираз.
1,4×$10^{–}^5$= $(2x)^2$ $(x)$
1,4×$10^{–}^5$= $4x^3$
$x$=[$SO_4^2$]=1,5x$10^{-}^2$ млн
$2x$= [$Ag^{+}$]=3,0x$10^{-}^2$ M
Щоб передбачити, чи утвориться осад під час реакції
Коли ми знаємо значення $K_s_p$ розчиненої речовини, ми можемо визначити, чи випаде осад, якщо змішати розчин її іонів. Нижче наведено два правила, які визначають утворення осаду.
- Іонний добуток > $K_s_p$, тоді випаде осад
- Іонний продукт <$K_s_p$ then precipitation will not occur
Щоб зрозуміти загальний іонний ефект
$K_s_p$ також є важливою частиною загального іонного ефекту. Ефект спільного іона полягає в тому, що коли змішуються два розчини, які мають спільний іон, спочатку випадає в осад розчинена речовина з меншим значенням $K_s_p$.
Наприклад, скажімо, до розчину додано BiOCl і CuCl. Обидва містять іони $Cl^{-}$. Значення $K_s_p$ BiOCl становить 1,8×$10^{–}^31$, а значення $K_s_p$ CuCl становить 1,2×$10^{–}^6$. BiOCl має менше значення $K_s_p$, тому він випадатиме в осад перед CuCl.
Таблиця констант продукту розчинності
Нижче наведено діаграму, на якій показано значення $K_s_p$ для багатьох поширених речовин. Значення $K_s_p$ призначені для речовин, які мають температуру близько 25 градусів Цельсія, що є стандартом. Оскільки значення $K_s_p$ дуже малі, можуть бути незначні відмінності в їхніх значеннях залежно від джерела, яке ви використовуєте. Дані на цій діаграмі отримано з Університету Род-Айленда Кафедра хімії .
| Речовина | Формула | $K_s_p$ Значення |
| гідроксид алюмінію | $Al(OH)_3$ | 1,3×$10^{–}^33$ |
| Фосфат алюмінію | $AlPO_4$ | 6,3×$10^{–}^19$ |
| Карбонат барію | $BaCO_3$ | 5,1×$10^{–}^9$ |
| Хромат барію | $BaCrO_4$ | 1,2×$10^{–}^10$ |
| Фтористий барій | $BaF_2$ | 1,0×$10^{–}^6$ |
| Гідроксид барію | $Ba(OH)_2$ | 5×$10^{–}^3$ |
| Сульфат барію | $BaSO_4$ | 1,1×$10^{–}^10$ |
| Сульфіт барію | $BaSO_3$ | 8×$10^{–}^7$ |
| Тіосульфат барію | $BaS_2O_3$ | 1,6×$10^{–}^6$ |
| Вісмутіл хлорид | $BiOCl$ | 1,8×$10^{–}^31$ |
| Вісмутіл гідроксид | $BiOOH$ | 4×$10^{–}^10$ |
| Карбонат кадмію | $CdCO_3$ | 5,2×$10^{–}^12$ |
| Гідроксид кадмію | $Cd(OH)_2$ | 2,5×$10^{–}^14$ |
| Кадмію оксалат | $CdC_2O_4$ | 1,5×$10^{–}^8$ |
| Сульфід кадмію | $CdS$ | 8×$10^{–}^28$ |
| Кальцію карбонат | $CaCO_3$ | 2,8×$10^{–}^9$ |
| Хромат кальцію | $CaCrO_4$ | 7,1×$10^{–}^4$ |
| Фтористий кальцій | $CaF_2$ | 5,3×$10^{–}^9$ |
| Кальцію гідрофосфат | $CaHPO_4$ | 1×$10^{–}^7$ |
| Кальцію гідроксид | $Ca(OH)_2$ | 5,5×$10^{–}^6$ |
| оксалат кальцію | $CaC_2O_4$ | 2,7×$10^{–}^9$ |
| Фосфат кальцію | $Ca_3(PO_4)_2$ | 2,0×$10^{–}^29$ |
| Сульфат кальцію | $CaSO_4$ | 9,1×$10^{–}^6$ |
| Сульфіт кальцію | $CaSO_3$ | 6,8×$10^{–}^8$ |
| Хром (II) гідроксид | $Cr(OH)_2$ | 2×$10^{–}^16$ |
| Хром (III) гідроксид | $Cr(OH)_3$ | 6,3×$10^{–}^31$ |
| Карбонат кобальту (II). | $CoCO_3$ | 1,4×$10^{–}^13$ |
| Гідроксид кобальту (II). | $Co(OH)_2$ | 1,6×$10^{–}^15$ |
| Гідроксид кобальту (III). | $Co(OH)_3$ | 1,6×$10^{–}^44$ |
| Сульфід кобальту (II). | $CoS$ | 4×$10^{–}^21$ |
| Купрум (I) хлорид | $CuCl$ | 1,2×$10^{–}^6$ |
| Ціанід міді (I). | $CuCN$ | 3,2×$10^{–}^20$ |
| Купрум (I) йодид | $CuI$ | 1,1×$10^{–}^12$ |
| Арсенат міді (II). | $Cu_3(AsO_4)_2$ | 7,6×$10^{–}^36$ |
| Карбонат міді (II). | $CuCO_3$ | 1,4×$10^{–}^10$ |
| Хромат міді (II). | $CuCrO_4$ | 3,6×$10^{–}^6$ |
| Фероціанід міді (II). | $Cu[Fe(CN)_6]$ | 1,3×$10^{–}^16$ |
| Купрум (ІІ) гідроксид | $Cu(OH)_2$ | 2,2×$10^{–}^20$ |
| Сульфід міді (II). | $CuS$ | 6×$10^{–}^37$ |
| Карбонат заліза (II). | $FeCO_3$ | 3,2×$10^{–}^11$ |
| Ферум (II) гідроксид | $Fe(OH)_2$ | 8,0$10^{–}^16$ |
| Сульфід заліза (II). | $FeS$ | 6×$10^{–}^19$ |
| Арсенат заліза (III). | $FeAsO_4$ | 5,7×$10^{–}^21$ |
| Фероціанід заліза (III). | $Fe_4[Fe(CN)_6]_3$ | 3,3×$10^{–}^41$ |
| Ферум (III) гідроксид | $Fe(OH)_3$ | 4×$10^{–}^38$ |
| Заліза (III) фосфат | $FePO_4$ | 1,3×$10^{–}^22$ |
| Плюмбум (II) арсенат | $Pb_3(AsO_4)_2$ | 4×$10^{–}^6$ |
| Азид свинцю (II). | $Pb(N_3)_2$ | 2,5×$10^{–}^9$ |
| Плюмбум (II) бромід | $PbBr_2$ | 4,0×$10^{–}^5$ |
| Плюмбум (II) карбонат | $PbCO_3$ | 7,4×$10^{–}^14$ |
| Плюмбум (II) хлорид | $PbCl_2$ | 1,6×$10^{–}^5$ |
| Хромат свинцю (II). | $PbCrO_4$ | 2,8×$10^{–}^13$ |
| Плюмбум (II) фторид | $PbF_2$ | 2,7×$10^{–}^8$ |
| Плюмбум (II) гідроксид | $Pb(OH)_2$ | 1,2×$10^{–}^15$ |
| Плюмбум (II) йодид | $PbI_2$ | 7,1×$10^{–}^9$ |
| Плюмбум (II) сульфат | $PbSO_4$ | 1,6×$10^{–}^8$ |
| Плюмбум (II) сульфід | $PbS$ | 3×$10^{–}^28$ |
| Карбонат літію | $Li_2CO_3$ | 2,5×$10^{–}^2$ |
| Фтористий літій | $LiF$ | 3,8×$10^{–}^3$ |
| Фосфат літію | $Li_3PO_4$ | 3,2×$10^{–}^9$ |
| Магній амоній фосфат | $MgNH_4PO_4$ | 2,5×$10^{–}^13$ |
| Арсенат магнію | $Mg_3(AsO_4)_2$ | 2×$10^{–}^20$ |
| Карбонат магнію | $MgCO_3$ | 3,5×$10^{–}^8$ |
| Фтористий магній | $MgF_2$ | 3,7×$10^{–}^8$ |
| Гідроксид магнію | $Mg(OH)_2$ | 1,8×$10^{–}^11$ |
| Оксалат магнію | $MgC_2O_4$ | 8,5×$10^{–}^5$ |
| Фосфат магнію | $Mg_3(PO_4)_2$ | 1×$10^{–}^25$ |
| Карбонат марганцю (II). | $MnCO_3$ | 1,8×$10^{–}^11$ |
| Манган (II) гідроксид | $Mn(OH)_2$ | 1,9×$10^{–}^13$ |
| Сульфід марганцю (II). | $MnS$ | 3×$10^{–}^14$ |
| Меркурій (I) бромід | $Hg_2Br_2$ | 5,6×$10^{–}^23$ |
| Меркурій (I) хлорид | $Hg_2Cl_2$ | 1,3×$10^{–}^18$ |
| Меркурій (I) йодид | $Hg_2I_2$ | 4,5×$10^{–}^29$ |
| Сульфід ртуті (II). | $HgS$ | 2×$10^{–}^53$ |
| Карбонат нікелю (II). | $NiCO_3$ | 6,6×$10^{–}^9$ |
| Гідроксид нікелю (II). | $Ni(OH)_2$ | 2,0×$10^{–}^15$ |
| Сульфід нікелю (II). | $NiS$ | 3×$10^{–}^19$ |
| Фтористий скандій | $ScF_3$ | 4,2×$10^{–}^18$ |
| Гідроксид скандію | $Sc(OH)_3$ | 8,0×$10^{–}^31$ |
| Ацетат срібла | $Ag_2CH_3O_2$ | 2,0×$10^{–}^3$ |
| Арсенат срібла | $Ag_3AsO_4$ | 1,0×$10^{–}^22$ |
| Азид срібла | $AgN_3$ | 2,8×$10^{–}^9$ |
| Бромісте срібло | $AgBr$ | 5,0×$10^{–}^13$ |
| Хлорид срібла | $AgCl$ | 1,8×$10^{–}^10$ |
| Хромат срібла | $Ag_2CrO_4$ | 1,1×$10^{–}^12$ |
| Ціанідне срібло | $AgCN$ | 1,2×$10^{–}^16$ |
| Йодат срібла | $AgIO_3$ | 3,0×$10^{–}^8$ |
| Йодисте срібло | $AgI$ | 8,5×$10^{–}^17$ |
| Нітрит срібла | $AgNO_2$ | 6,0×$10^{–}^4$ |
| Сульфат срібла | $Ag_2SO_4$ | 1,4×$10^{–}^5$ |
| Сульфід срібла | $At_2S$ | 6×$10^{–}^51$ |
| Сульфіт срібла | $Ag_2SO_3$ | 1,5×$10^{–}^14$ |
| Тіоціанат срібла | $AgSCN$ | 1,0×$10^{–}^12$ |
| Карбонат стронцію | $SrCO_3$ | 1,1×$10^{–}^10$ |
| Хромат стронцію | $SrCrO_4$ | 2,2×$10^{–}^5$ |
| Фтористий стронцій | $SrF_2$ | 2,5×$10^{–}^9$ |
| Стронцію сульфат | $SrSO_4$ | 3,2×$10^{–}^7$ |
| Талій (I) бромід | $TlBr$ | 3,4×$10^{–}^6$ |
| Талій (I) хлорид | $TlCl$ | 1,7×$10^{–}^4$ |
| Талій (I) йодид | $TlI$ | 6,5×$10^{–}^8$ |
| Талій (III) гідроксид | $Tl(OH)_3$ | 6,3×$10^{–}^46$ |
| Оловом (II) гідроксид | $Sn(OH)_2$ | 1,4×$10^{–}^28$ |
| Сульфід олова (II). | $SnS$ | 1×$10^{–}^26$ |
| Карбонат цинку | $ZnCO_3$ | 1,4×$10^{–}^11$ |
| Гідроксид цинку | $Zn(OH)_2$ | 1,2×$10^{–}^17$ |
| Цинку оксалат | $ZnC_2O_4$ | 2,7×$10^{–}^8$ |
| Фосфат цинку | $Zn_3(PO_4)_2$ | 9,0×$10^{–}^33$ |
| Сульфід цинку | $ZnS$ | 2×$10^{–}^25$ |
Висновок: Посібник з хімії $K_s_p$
Що таке $K_s_p$ в хімії? Константа добутку розчинності, або $K_s_p$, є важливим аспектом хімії для вивчення розчинності різних розчинених речовин. $K_s_p$ показує, скільки розчиненої речовини розчиняється в розчині, і чим більше розчинна речовина, тим вище хімічне значення $K_s_p$.
Щоб обчислити константу добутку розчинності, вам спочатку потрібно написати рівняння дисоціації та збалансований вираз $K_s_p$, а потім додати молярні концентрації, якщо вони є.
На константу розчинності можуть впливати температура, тиск і розмір молекули, і це важливо для визначення розчинності, прогнозування утворення осаду та розуміння загального іонного ефекту.
Що далі?
Невтішно, що ви закінчили вивчати константу розчинності? Втопи свій смуток наш повний посібник з 11 правил розчинності .
Шукаєте інші посібники з хімії? Дізнайтеся, як збалансувати хімічні рівняння, або прочитайте ці шість прикладів фізичних і хімічних змін.
Здавати хімію в середній школі? Ми зібрали кілька чудових навчальних посібників для AP Chem, IB Chemistry та іспиту Chemistry Regents штату Нью-Йорк.
