Vsebina

• Stopati
• Metoda 1 od 2: Uporaba hitrih pravil
• Metoda 2 od 2: Izračun topnosti K._sp
• Nujnosti
• Nasveti
• Opozorila

V kemiji se s topnostjo opisujejo lastnosti trdne snovi, ki se zmeša in popolnoma raztopi v tekočini, ne da bi pri tem ostali neraztopljeni delci. Topne so samo (nabite) ionske spojine. Za praktične namene je dovolj, da si zapomnite nekaj pravil ali se seznanite s seznamom pravil, da vam pove, ali bo večina ionskih spojin ostala trdna, če se zmeša z vodo, ali se bo znatna količina raztopila. V resnici se bodo nekatere molekule raztopile, tudi če ne boste videli sprememb, zato boste za natančne poskuse morali vedeti, kako izračunati to količino.

Stopati

Metoda 1 od 2: Uporaba hitrih pravil

1. Izvedite več o ionskih spojinah. Vsak atom ima običajno število elektronov, včasih pa dobijo ali izgubijo en dodaten elektron. Rezultat je en ion z električnim nabojem. Ko se ion z negativnim nabojem (dodatni elektron) sreča z ionom s pozitivnim nabojem (manjka elektron), se povežejo tako kot negativni in pozitivni konec dveh magnetov. Rezultat je ionska vez.
   • Imeni z negativnim nabojem se imenujejo anioniin ioni s pozitivnim nabojem kationi.
   • Običajno je število elektronov v atomu enako številu protonov, kjer so električni naboji v ravnovesju.
2. Poznati topnost. Molekule vode (H.₂O) imajo nenavadno strukturo, s katero se obnašajo kot magnet: en konec ima pozitiven naboj, drugi konec pa negativno nabit. Ko zmešate ionsko vez z vodo, se bodo ti "vodni magneti" zbrali okoli nje in poskušali razbiti pozitivne in negativne ione. Nekatere ionske vezi med seboj niso zelo tesne; to so topenker bo voda raztrgala in raztopila vez. Drugi kompoziti imajo močnejše vezi in so Ni rešljivoker se lahko kljub molekulam vode držijo skupaj.
   • Nekatere povezave imajo notranje vezi, ki so po moči primerljive z vlekom vode. Te snovi so zmerno topen, ker se bo pomemben del (vendar ne vseh) obveznic ločil.
3. Preučite pravila topnosti. Ker so interakcije med atomi precej zapletene, ni vedno intuitivno, katere spojine so topne in netopne. Na spodnjem seznamu poiščite prvega iona v spojini, da ugotovite, kako se običajno obnaša, nato preverite izjeme in se prepričajte, da drugi ion ne deluje neobičajno.
   • Na primer za uporabo stroncijevega klorida (SrCl₂), poiščite Sr ali Cl v spodnjih krepkih korakih. Cl je "večinoma rešljiv", zato spodaj preverite izjeme. Sr ni navedena kot izjema, zato SrCl₂ biti topen.
   • Spodaj so navedene najpogostejše izjeme za vsako pravilo. Obstajajo tudi druge izjeme, ki pa jih verjetno ne boste našli v običajnih kemijskih urah ali laboratorijih.
4. Spojine so topne, če vsebujejo alkalijske kovine, vključno z Li, Na, K, Rb in Cs. Tem elementom pravimo tudi elementi skupine IA: litij, natrij, kalij, rubidij in cezij. Skoraj vsaka spojina s katerim koli od teh ionov je topna.
   • Izjema: Li₃PO₄ ni topen.
5. Spojine z NO₃, C₂H.₃O₂, NE₂, ClO₃ in ClO₄ so topni. To so nitratni, acetatni, nitritni, kloratni in perkloratni ioni. Upoštevajte, da je acetat pogosto okrajšan z OAc.
   • Izjeme: Ag (OAc) (srebrni acetat) in Hg (OAc)₂ (živosrebrni acetat) niso topni.
   • AgNO₂ in KClO₄ so le "delno topni".
6. spojine s Cl, Br in I so običajno topne. Kloridni, bromidni in jodidni ioni skoraj vedno tvorijo topne spojine, znane tudi kot halogene soli.
   • Izjema: Če se katero od teh veže na srebrove ione (Ag), se živo srebro (Hg₂) ali svinca (Pb), rezultat ni topen. Enako velja za manj pogoste spojine z bakrom (Cu) in talijem (Tl).
7. Povezave do SO₄ so običajno topne. Sulfatni ion običajno tvori topne spojine, vendar obstaja nekaj izjem.
   • Izjeme: Sulfatni ion tvori netopne spojine z naslednjimi ioni: stroncij Sr, barij Ba, svinec Pb, srebro Ag, kalcij Ca, radij Ra in dvoatomsko srebro Ag₂. Upoštevajte, da se srebrni sulfat in kalcijev sulfat raztopita ravno toliko, da ju včasih imenujemo težko topna.
8. Spojine z OH ali S niso topne. To sta hidroksidna in sulfidna iona.
   • Izjeme: Se spomnite alkalijskih kovin (skupina I-A) in kako radi tvorijo netopne spojine? Li, Na, K, Rb in Cs tvorijo topne spojine s hidroksidnimi ali sulfidnimi ioni. Poleg tega hidroksid tvori topne soli z ioni zemeljskoalkalijskih kovin (skupina II-A): kalcij Ca, stroncij Sr in barij Ba. Upoštevajte, da ima hidroksid z zemeljskoalkalijsko spojino ravno toliko molekul, da se držijo skupaj, da jih lahko včasih štejemo za "težko topne".
9. Spojine s CO₃ ali PO₄ niso topni. Še zadnjič preverite, ali so karbonatni in fosfatni ioni, in vedeti morate, kaj lahko pričakujete od spojine.
   • Izjeme: Ti ioni tvorijo topne spojine z običajnimi snovmi, alkalijskimi kovinami Li, Na, K, Rb in Cs, pa tudi z amonijevim NH₄.

Metoda 2 od 2: Izračun topnosti K._sp

1. Poiščite produkt topnosti konstante K._sp. Ta konstanta se pri vsaki povezavi razlikuje, zato jo boste morali poiskati v tabeli v učbeniku ali na spletu. Ker so te vrednosti določene eksperimentalno, se lahko zelo razlikujejo od tabele do tabele, zato je najbolje, da tabelo uporabite v učbeniku, če obstaja. Če ni navedeno drugače, večina tabel predpostavlja temperaturo okolice 25 ° C.
   • Na primer, če želite raztopiti svinčev jodid (PbI₂), zapišite ravnotežno konstanto produkta topnosti. Če uporabljate tabelo na bilbo.chm.uri.edu, uporabite konstanto 7,1 × 10.
2. Najprej zapišite kemijsko enačbo. Najprej določite, kako se spojina raztopi na ione, ko se raztopi. Zdaj napiši enačbo s K._sp na eni strani in posamezni ioni na drugi.
   • Na primer molekula PbI₂ se razdeli na ione Pb, I in drugega I (vedeti morate ali poiskati samo naboj enega iona, ker veste, da ima celotna spojina vedno nevtralen naboj).
   • Napišite enačbo 7,1 × 10 = [Pb] [I]
3. Enačbo prilagodite tako, da bo uporabljala spremenljivke. Napiši enačbo kot en sam problem algebre, pri čemer uporabi svoje znanje o številu molekul ali ionov. Nastavite x kot količino snovi, ki se bo raztopila, in spremenljivke prepišite kot številke vsakega iona v smislu x.
   • V našem primeru prepišemo 7,1 × 10 = [Pb] [I]
   • Ker je v spojini le en svinčev ion (Pb), bo število molekul raztopljenih spojin enako številu prostih svinčevih ionov. Torej lahko [Pb] nadomestimo z x.
   • Ker sta za vsak svinčev ion dva jodna iona (I), lahko število jodnih atomov izenačimo s 2x.
   • Enačba se zdaj glasi 7,1 × 10 = (x) (2x)
4. Upoštevajte skupne ione, če obstajajo. Preskočite ta korak, če spojino raztapljate v čisti vodi. Če pa spojino raztopimo v raztopini, ki že vsebuje enega ali več sestavnih ionov ("skupni ion"), se topnost znatno zmanjša. Učinek skupnih ionov je najbolj opazen pri spojinah, ki so večinoma netopne in v teh primerih lahko domnevamo, da velika večina ionov v ravnovesju prihaja iz iona, ki je že prisoten v raztopini. Enačbo prepišite z znano molsko koncentracijo (molov na liter ali M) ionov, ki so že v raztopini, in nadomestite vrednost x, ki ste jo uporabili za ta ion.
   • Če bi na primer našo svinčevo-jodno spojino raztopili v raztopini, ki vsebuje 0,2 M svinčevega klorida (PbCl₂), potem lahko enačbo prepišemo v obliki 7,1 × 10 = (0,2M + x) (2x). In potem, ker je 0,2M tako višja koncentracija kot x, lahko to varno prepišemo kot 7,1 × 10 = (0,2M) (2x).
5. Reši enačbo. Rešite za x in vedite, kako topna je spojina. Zaradi načina definiranja konstante topnosti bo vaš odgovor izražen kot število molov raztopljene spojine na liter vode. Za končni odgovor boste morda potrebovali kalkulator.
   • Naslednje velja za topnost v čisti vodi, ne pri običajnih ionih.
   • 7,1 × 10 = (x) (2x)
   • 7,1 × 10 = (x) (4x)
   • 7,1 × 10 = 4x
   • (7,1 × 10) ÷ 4 = x
   • x = ∛ ((7,1 × 10) ÷ 4)
   • x = 1,2 x 10 molov na liter se bo raztopilo. To je zelo majhna količina, zato veste, da je ta spojina načeloma slabo topna.

Nujnosti

• Tabela konstant za produkte topnosti (K._sp) za povezave.

Nasveti

• Če imate podatke iz poskusov o stopnji raztopitve spojine, lahko z enako enačbo raztopite konstanto topnosti K_sp.

Opozorila

• Splošno opredeljenih izrazov ni, vendar se kemiki strinjajo z večino spojin. Nekatere obrobne primere v zvezi s spojinami s pomembnim deležem raztopljenih in neraztopljenih molekul lahko opišemo z različnimi tabelami topnosti.
• Nekateri starejši učbeniki dajejo NH₄OH spet kot topna sestava. To je napačno; majhne količine NH₄ in OH ione je mogoče opazovati, vendar jih ni mogoče izolirati, da tvorijo spojino.