Η διαλυτότητα των ελάχιστα διαλυτών αλάτων και των προϊόντων διαλυτότητας

Τα άλατα είναι κατασκευασμένα από θετικά και αρνητικά ιόντα, συνδεδεμένα μεταξύ τους με τη δύναμη έλξης των αντίθετων φορτίων τους. Ας υποθέσουμε ότι η ενέργεια που απαιτείται για τη διάσπαση των ιοντικών τους δεσμών είναι χαμηλότερη από την ενέργεια που εκπέμπεται από μια αλληλεπίδραση των ιόντων με έναν διαλύτη (δηλαδή το νερό H2O). Σε αυτή την περίπτωση, τα άλατα διασπώνται, ακόμη και αλληλεπιδρούν με τον διαλύτη και στη συνέχεια διαλύονται. Στην αρχή, το αλάτι διασπάται γρήγορα και η αντίδραση γενικά πηγαίνει μονόδρομα: 

NaCl(s) → Na+(aq) + Cl-(aq).

Όσο περισσότερο το αλάτι διασπάται, τόσο πιο κορεσμένο γίνεται το διάλυμα.

Στο τέλος, υπάρχουν τόσα πολλά ιόντα που διαλύονται στο νερό που αρχίζει η αντίστροφη αντίδραση: 

Na+(aq) + Cl- (aq) →NaCl(s) 

Η αντίστροφη αντίδραση μειώνει τον ρυθμό με τον οποίο το νερό απορροφά τα επόμενα σωματίδια άλατος. Τέλος, η ταχύτητα της αντίστροφης αντίδρασης φτάνει τον ρυθμό διάστασης συγκέντρωσης των ιόντων, ο οποίος δεν αλλάζει με το χρόνο. Το διάλυμα φτάνει  σε ισορροπία κάτω από τις δεδομένες συνθήκες και ονομάζεται κορεσμένο διάλυμα.

Η διαλυτότητα άλατος είναι η ποσότητα αλατιού που προστίθεται στο νερό για να φτάσει ένα διάλυμα σε ισορροπία.

Διαλυτά άλατα 

Ένα ελάχιστα διαλυτό άλας έχει πολύ χαμηλή διαλυτότητα. Ως διαλυτότητα μιας ουσίας ορίζεται η ποσότητα μιας ουσίας που μπορεί να διαλυθεί σε 100 ml νερού.

Το γινόμενο της μοριακής συγκέντρωσης των ιόντων του σε ένα κορεσμένο διάλυμα είναι ο ορισμός για το προϊόν διαλυτότητας ενός ηλεκτρολύτη σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία. Προσθέστε άλατα με το ίδιο προϊόν διαλυτότητας.

Παραδείγματα ελάχιστα διαλυτού αλατιού

Η σταθερά προϊόντος διαλυτότητας είναι η απλοποιημένη σταθερά ισορροπίας (Ksp) που ορίζεται για την ισορροπία μεταξύ στερεών και των χωριστών ιόντων σε ένα αποτέλεσμα. Η τιμή του δείχνει το βαθμό στον οποίο ένα γαλάκτωμα διασπάται στο νερό. Όσο προηγμένη είναι η σταθερά του προϊόντος διαλυτότητας, τόσο περισσότερο απαντάται το γαλάκτωμα.

Η έκφραση Ksp για ένα στυλεό είναι το γινόμενο της προσοχής των ιόντων, με κάθε προσοχή να αυξάνεται σε ισχύ ίση με το μέτρο αυτού του ιόντος στην ισορροπημένη εξίσωση για την ισορροπία διαλυτότητας.

τι σημαίνει αυτό;

Οι σταθερές προϊόντος διαλυτότητας χρησιμοποιούνται για να περιγράψουν εμποτισμένα αποτελέσματα ιοντικών σύνθετων υλικών αρκετά χαμηλής διαλυτότητας. Ένα καταγεγραμμένο αποτέλεσμα βρίσκεται σε κατάσταση δυναμικής ισορροπίας μεταξύ του διαλυμένου, διαχωρισμένου, ιονικού γαλακτώματος και του αδιάλυτου στερεού. Όπως για κάθε αποτέλεσμα, σε κατάσταση ισορροπίας σε δεδομένες συνθήκες, μπορούμε να γράψουμε μια έκφραση όπως η παρακάτω για το χλωριούχο σκεύος

γενική έκφραση ισορροπίας διαλυτότητας

διαλυτότητα ενός ελαφρώς διαλυτού άλατος 

Είναι πολύ δύσκολο να μετρηθεί η διαλυτότητα ενός ελάχιστα διαλυτού άλατος. Ωστόσο, η γνώση της διαλυτότητάς του προϊόντος μπορεί να βοηθήσει στον προσδιορισμό της διαλυτότητάς του σε οποιαδήποτε θερμοκρασία.

Η σχέση μεταξύ διαλυτότητας (nmol/L) και προϊόντος διαλυτότητας (Ksp) εξαρτάται από τη φύση του άλατος.

Ποια είναι η σχέση μεταξύ της μοριακής διαλυτότητας ενός ελάχιστα διαλυτού άλατος και του προϊόντος διαλυτότητας;

Για το κορεσμένο διάλυμα ενός ελάχιστα διαλυτού άλατος που ονομάζεται ΑΒ, μπορεί επίσης να υπάρχει η ακόλουθη ισορροπία διαλυτότητας.

AB(s, std.soln.) A(aq)++ B-(aq) 

Εάν η μοριακή διαλυτότητα του άλατος είναι s, τότε [A+ ] =s mol dm-3 , 

[B-] =s mol dm-3 

Ως εκ τούτου, 

Ksp =[A+ ][B-] 

=(s mol dm-3) (s mol dm-3) 

=s2 mol2 dm-6 

Παράδειγμα. Η διαλυτότητα του χλωριούχου αργύρου που δίνεται σε νερό σε θερμοκρασία 25°C βρέθηκε ότι είναι 0,00179 g ανά λίτρο. Υπολογίστε το γινόμενο της διαλυτότητάς του στους 25°C.

 Λύση :

Διαλυτότητα χλωριούχου αργύρου 

=0,00179 g dm 

=0,00179 g dm-3 /143,5 g mol 

=0,0000125 mol dm-3 

Το δοθέν διαλυμένο αλάτι θα υπάρχει επίσης εδώ στη δεδομένη μορφή ιόντων έτσι ώστε,

[Ag+] =[CI-] =0,0000125 mol dm-3 

Ksp=[Ag+][Cl-]   =(0,0000125 mol dm -3 ) 2 

=1,56x 10-10 mol2 dm-6 

 Αρχή προϊόντος εφαρμογής της διαλυτότητας 

1. Προσδιορισμός διαλυτοτήτων ελάχιστα διαλυτών αλάτων
2. Πρόβλεψη αντιδράσεων βροχόπτωσης 
3. Κλασματική κατακρήμνιση 
4. Προτιμητική κατακρήμνιση αδιάλυτου αλατιού
5. Καθίζηση διαλυτών αλάτων
   α. Καθαρισμός διαλυτών αλάτων 
   β. Απελευθέρωση σαπουνιού 
6. Ανόργανη ανάλυση 
   α. Καθίζηση θειούχων ιόντων 
   β. Καθίζηση υδροξειδίων 
7. Άλλες αντιδράσεις κατακρήμνισης 
8. Διάλυση ιζημάτων φωσφορικών, ανθρακικών, θειούχων κ.λπ.

Συμπέρασμα: 

Η διαλυτότητα ενός ελάχιστα διαλυτού άλατος μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας την αρχή του προϊόντος διαλυτότητας, που είναι το ιοντικό προϊόν του άλατος σε κορεσμό. Το άλας φειδωλής διαλυτότητας περιέχει μερικά ιόντα στο διάλυμα και κάποιο υπόλειμμα του αδιάλυτου άλατος. Ένα προϊόν διαλυτότητας είναι το ίδιο με ένα ιοντικό προϊόν, όπου το αδιάλυτο άλας και τα διαλυμένα ιόντα βρίσκονται σε δυναμική ισορροπία.

Η τιμή του προϊόντος διαλυτότητας των ελάχιστα διαλυτών αλάτων χρησιμοποιείται σε διάφορες εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένης της εύρεσης της διαλυτότητάς του, η οποία κατά τα άλλα είναι δύσκολο να αναλυθεί, σε ποιοτική ανάλυση και πρόβλεψη αντιδράσεων καθίζησης, ακόμη και στη διαδικασία καθίζησης διαλυτών αλάτων.