เนื้อหา

• ที่จะก้าว
• วิธีที่ 1 จาก 2: การใช้กฎด่วน
• วิธีที่ 2 จาก 2: การคำนวณความสามารถในการละลายของ K._sp
• ความจำเป็น
• เคล็ดลับ
• คำเตือน

ในทางเคมีความสามารถในการละลายใช้เพื่ออธิบายคุณสมบัติของของแข็งที่ผสมและละลายในของเหลวได้อย่างสมบูรณ์โดยไม่ทิ้งอนุภาคที่ไม่ละลายน้ำ สารประกอบไอออนิก (มีประจุ) เท่านั้นที่ละลายน้ำได้ เพื่อวัตถุประสงค์ในทางปฏิบัติการจำกฎสองสามข้อหรือดูรายการกฎก็เพียงพอที่จะบอกคุณได้ว่าสารประกอบไอออนิกส่วนใหญ่จะยังคงเป็นของแข็งเมื่อผสมกับน้ำหรือไม่หรือในปริมาณที่มากจะละลาย ในความเป็นจริงโมเลกุลบางตัวจะสลายไปแม้ว่าคุณจะไม่เห็นการเปลี่ยนแปลงใด ๆ ก็ตามดังนั้นสำหรับการทดลองที่แม่นยำคุณจะต้องรู้วิธีคำนวณจำนวนนี้

ที่จะก้าว

วิธีที่ 1 จาก 2: การใช้กฎด่วน

1. เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับสารประกอบไอออนิก โดยปกติแต่ละอะตอมจะมีอิเล็กตรอนจำนวนหนึ่ง แต่บางครั้งพวกมันก็ได้รับหรือสูญเสียอิเล็กตรอนเพิ่มไปหนึ่งตัว ผลลัพธ์คือหนึ่ง ไอออน ด้วยประจุไฟฟ้า เมื่อไอออนที่มีประจุลบ (อิเล็กตรอนเสริม) พบกับไอออนที่มีประจุบวก (อิเล็กตรอนขาดหายไป) พวกมันจะเชื่อมติดกันเช่นเดียวกับปลายขั้วลบและขั้วบวกของแม่เหล็กสองอัน ผลลัพธ์ที่ได้คือพันธะไอออนิก
   • เรียกว่าไอออนที่มีประจุลบ แอนไอออนและไอออนที่มีประจุบวก ไอออนบวก.
   • โดยปกติจำนวนอิเล็กตรอนในอะตอมจะเท่ากับจำนวนโปรตอนโดยที่ประจุไฟฟ้าอยู่ในสภาวะสมดุล
2. รู้จักความสามารถในการละลาย โมเลกุลของน้ำ (H.₂O) มีโครงสร้างที่ผิดปกติซึ่งมีพฤติกรรมเหมือนแม่เหล็ก: ปลายด้านหนึ่งมีประจุบวกในขณะที่ปลายอีกด้านหนึ่งมีประจุเป็นลบ เมื่อคุณผสมพันธะไอออนิกกับน้ำ "แม่เหล็กน้ำ" เหล่านี้จะรวมตัวกันโดยพยายามดึงไอออนบวกและลบออกจากกัน พันธะไอออนิกบางชนิดไม่ได้เกาะกันแน่นมากนัก เหล่านี้คือ ละลายน้ำได้เพราะน้ำจะฉีกและละลายพันธะ วัสดุผสมอื่น ๆ มีพันธะที่แข็งแรงกว่าและเป็น ไม่สามารถแก้ไขได้เพราะสามารถเกาะติดกันได้แม้จะมีโมเลกุลของน้ำก็ตาม
   • การเชื่อมต่อบางอย่างมีพันธะภายในที่เทียบได้กับแรงดึงของน้ำ สารเหล่านี้คือ ละลายน้ำได้ปานกลางเนื่องจากพันธะส่วนสำคัญ (แต่ไม่ใช่ทั้งหมด) จะถูกดึงออกจากกัน
3. ศึกษากฎการละลาย. เนื่องจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างอะตอมค่อนข้างซับซ้อนจึงไม่สามารถใช้งานได้ง่ายเสมอไปว่าสารประกอบใดที่ละลายน้ำได้และไม่ละลายน้ำ ค้นหาไอออนแรกในสารประกอบในรายการด้านล่างเพื่อดูว่าโดยปกติแล้วมันทำงานอย่างไรจากนั้นตรวจสอบข้อยกเว้นเพื่อให้แน่ใจว่าไอออนตัวที่สองไม่มีปฏิกิริยาผิดปกติ
   • ตัวอย่างเช่นการใช้สตรอนเทียมคลอไรด์ (SrCl₂) ค้นหา Sr หรือ Cl ในขั้นตอนตัวหนาที่ระบุด้านล่าง Cl เป็น "ส่วนใหญ่แก้ไขได้" ดังนั้นโปรดตรวจสอบข้อยกเว้นด้านล่าง Sr ไม่ได้ระบุว่าเป็นข้อยกเว้นดังนั้น SrCl₂ ละลายน้ำได้
   • ข้อยกเว้นที่พบบ่อยที่สุดสำหรับแต่ละกฎมีดังต่อไปนี้ มีข้อยกเว้นอื่น ๆ แต่คุณอาจไม่พบในชั้นเรียนเคมีหรือห้องปฏิบัติการทั่วไป
4. สารประกอบสามารถละลายได้เมื่อมีโลหะอัลคาไล ได้แก่ Li, Na, K, Rb และ Cs สิ่งเหล่านี้เรียกอีกอย่างว่าองค์ประกอบของ Group IA: ลิเธียมโซเดียมโพแทสเซียมรูบิเดียมและซีเซียม เกือบทุกสารประกอบที่มีไอออนเหล่านี้ละลายน้ำได้
   • ข้อยกเว้น: หลี่₃ป ณ₄ ไม่ละลายน้ำ
5. สารประกอบที่มี NO₃, ค₂เอช.₃โอ₂, NO₂, ClO₃ และ ClO₄ ละลายน้ำได้ เหล่านี้ ได้แก่ ไนเตรตอะซิเตทไนไตรต์คลอเรตและเปอร์คลอเรตไอออนตามลำดับ โปรดทราบว่าอะซิเตตมักจะย่อด้วย OAc
   • ข้อยกเว้น: Ag (OAc) (อะซิเตทสีเงิน) และ Hg (OAc)₂ (ปรอทอะซิเตท) ไม่ละลายน้ำ
   • AgNO₂ และ KClO₄ "ละลายได้บางส่วน" เท่านั้น
6. สารประกอบที่มี Cl, Br และ I มักจะละลายน้ำได้ คลอไรด์โบรไมด์และไอโอไดด์ไอออนมักจะสร้างสารประกอบที่ละลายน้ำได้หรือที่เรียกว่าเกลือฮาโลเจน
   • ข้อยกเว้น: ถ้าอย่างใดอย่างหนึ่งเหล่านี้จับกับไอออนของเงิน (Ag), ปรอท (Hg₂) หรือตะกั่ว (Pb) ผลลัพธ์จะไม่ละลายน้ำ เช่นเดียวกับสารประกอบทั่วไปที่มีทองแดง (Cu) และแทลเลียม (Tl)
7. การเชื่อมต่อกับ SO₄ มักจะละลายน้ำได้ ซัลเฟตไอออนมักจะสร้างสารประกอบที่ละลายน้ำได้ แต่มีข้อยกเว้นหลายประการ
   • ข้อยกเว้น: ไอออนซัลเฟตเป็นสารประกอบที่ไม่ละลายน้ำโดยมีไอออนต่อไปนี้: สตรอนเทียม Sr แบเรียม Ba ตะกั่ว Pb ซิลเวอร์ Ag แคลเซียม Ca เรเดียม Ra และเงินไดอะตอม₂. สังเกตว่าซิลเวอร์ซัลเฟตและแคลเซียมซัลเฟตละลายได้เพียงพอที่บางครั้งเรียกว่าละลายได้น้อย
8. สารประกอบที่มี OH หรือ S ไม่ละลายน้ำ เหล่านี้คือไอออนของไฮดรอกไซด์และซัลไฟด์ตามลำดับ
   • ข้อยกเว้น: คุณจำโลหะอัลคาไล (กลุ่ม I-A) ได้หรือไม่และพวกมันชอบสร้างสารประกอบที่ไม่ละลายน้ำมากแค่ไหน? Li, Na, K, Rb และ Cs ทั้งหมดเป็นสารประกอบที่ละลายน้ำได้ด้วยไฮดรอกไซด์หรือซัลไฟด์ไอออน นอกจากนี้ไฮดรอกไซด์ยังสร้างเกลือที่ละลายน้ำได้ด้วยไอออนของโลหะอัลคาไลน์เอิร์ ธ (Group II-A): แคลเซียม Ca, สตรอนเทียม Sr และแบเรียม Ba โปรดสังเกตว่าไฮดรอกไซด์ที่มีสารประกอบอัลคาไลน์เอิร์ ธ มีโมเลกุลเพียงพอที่จะเกาะกันจนบางครั้งถูกพิจารณาว่า "ละลายได้น้อย"
9. สารประกอบที่มี CO₃ หรือป ณ₄ ไม่ละลายน้ำ ตรวจสอบคาร์บอเนตและฟอสเฟตไอออนเป็นครั้งสุดท้ายและคุณควรรู้ว่าจะได้รับอะไรจากสารประกอบ
   • ข้อยกเว้น: ไอออนเหล่านี้เป็นสารประกอบที่ละลายน้ำได้โดยมีสารปกติ ได้แก่ โลหะอัลคาไล Li, Na, K, Rb และ Cs รวมทั้งแอมโมเนียม NH₄.

วิธีที่ 2 จาก 2: การคำนวณความสามารถในการละลายของ K._sp

1. ค้นหาผลิตภัณฑ์การละลายของค่าคงที่ K_sp. ค่าคงที่นี้แตกต่างกันสำหรับการเชื่อมต่อแต่ละครั้งดังนั้นคุณจะต้องค้นหาในตารางในหนังสือเรียนหรือทางออนไลน์ เนื่องจากค่าเหล่านี้ถูกกำหนดโดยการทดลองค่าเหล่านี้จึงอาจแตกต่างกันอย่างมากในแต่ละตารางดังนั้นจึงควรใช้ตารางในตำราเรียนของคุณหากมี เว้นแต่จะระบุไว้เป็นอย่างอื่นตารางส่วนใหญ่จะมีอุณหภูมิแวดล้อม 25o C
   • ตัวอย่างเช่นหากคุณต้องการละลายตะกั่วไอโอไดด์ (PbI₂) เขียนค่าคงที่สมดุลของผลิตภัณฑ์การละลาย หากคุณใช้ตารางบน bilbo.chm.uri.edu ให้ใช้ค่าคงที่ 7.1 × 10
2. ขั้นแรกเขียนสมการเคมี ขั้นแรกให้พิจารณาว่าสารประกอบแตกตัวเป็นไอออนอย่างไรเมื่อมันละลาย ตอนนี้เขียนสมการด้วย K_sp ในแง่หนึ่งและไอออนแต่ละตัวในอีกด้านหนึ่ง
   • ตัวอย่างเช่นโมเลกุลของ PbI₂ แยกออกเป็นไอออน Pb, I และอีก I (คุณจำเป็นต้องรู้หรือค้นหาประจุของไอออนหนึ่งตัวเท่านั้นเพราะคุณรู้ว่าสารประกอบทั้งหมดมีประจุเป็นกลางเสมอ)
   • เขียนสมการ 7.1 × 10 = [Pb] [I]
3. ปรับสมการเพื่อใช้ตัวแปร เขียนสมการใหม่เป็นโจทย์พีชคณิตเดี่ยวโดยใช้ความรู้เกี่ยวกับจำนวนโมเลกุลหรือไอออน กำหนดค่า x ให้เท่ากับจำนวนของสารที่จะละลายและเขียนตัวแปรใหม่เป็นตัวเลขของแต่ละไอออนในรูปของ x
   • ในตัวอย่างของเราเราเขียนใหม่ 7.1 × 10 = [Pb] [I]
   • เนื่องจากมีไอออนตะกั่ว (Pb) เพียงตัวเดียวในสารประกอบจำนวนโมเลกุลของสารประกอบที่ละลายน้ำจะเท่ากับจำนวนไอออนของตะกั่วอิสระ เราจึงสามารถแทนที่ [Pb] ด้วย x
   • เนื่องจากมีไอโอดีนสองไอออน (I) สำหรับแต่ละไอออนของตะกั่วเราจึงสามารถหาจำนวนอะตอมของไอโอดีนเป็น 2x ได้
   • ตอนนี้สมการอ่าน 7.1 × 10 = (x) (2x)
4. พิจารณาไอออนทั่วไปถ้ามี ข้ามขั้นตอนนี้ไปหากคุณละลายสารประกอบในน้ำบริสุทธิ์ อย่างไรก็ตามหากสารประกอบนั้นละลายในสารละลายที่มีไอออนที่เป็นส่วนประกอบอยู่แล้วอย่างน้อยหนึ่งไอออน (ซึ่งเป็น "ไอออนทั่วไป") ความสามารถในการละลายจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ผลของไอออนทั่วไปจะเห็นได้ชัดเจนที่สุดในสารประกอบที่ส่วนใหญ่ไม่ละลายน้ำและในกรณีเหล่านี้สามารถสันนิษฐานได้ว่าไอออนส่วนใหญ่ที่สมดุลมาจากไอออนที่มีอยู่แล้วในสารละลาย เขียนสมการใหม่ด้วยความเข้มข้นของโมลาร์ที่ทราบ (โมลต่อลิตรหรือ M) ของไอออนที่มีอยู่แล้วในสารละลายแทนที่ค่า x ที่คุณใช้สำหรับไอออนนั้น
   • ตัวอย่างเช่นถ้าสารประกอบตะกั่ว - ไอโอดีนของเราละลายในสารละลายที่มีตะกั่วคลอไรด์ 0.2 M (PbCl₂) จากนั้นเราสามารถเขียนสมการใหม่เป็น 7.1 × 10 = (0.2M + x) (2x) จากนั้นเนื่องจาก 0.2M มีความเข้มข้นสูงกว่า x เราจึงสามารถเขียนค่านี้ใหม่เป็น 7.1 × 10 = (0.2M) (2x) ได้อย่างปลอดภัย
5. แก้สมการ แก้หา x และรู้ว่าสารประกอบนั้นละลายได้อย่างไร เนื่องจากวิธีการกำหนดค่าคงที่การละลายคำตอบของคุณจะแสดงเป็นจำนวนโมลของสารประกอบที่ละลายได้ต่อน้ำหนึ่งลิตร คุณอาจต้องใช้เครื่องคิดเลขเพื่อหาคำตอบสุดท้าย
   • ข้อมูลต่อไปนี้ใช้กับการละลายในน้ำบริสุทธิ์ไม่ใช่กับไอออนทั่วไป
   • 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 โมลต่อลิตรจะละลาย. นี่เป็นปริมาณที่น้อยมากดังนั้นคุณจึงรู้ว่าโดยหลักการแล้วสารประกอบนี้ละลายน้ำได้ไม่ดี

ความจำเป็น

• ตารางค่าคงที่สำหรับผลิตภัณฑ์ที่ละลายได้ (K._sp) สำหรับการเชื่อมต่อ

เคล็ดลับ

• หากคุณมีข้อมูลจากการทดลองเกี่ยวกับระดับที่สารประกอบละลายคุณสามารถใช้สมการเดียวกันเพื่อแก้ค่าคงที่การละลาย K_sp.

คำเตือน

• ไม่มีคำจำกัดความที่เป็นที่ยอมรับในระดับสากลของข้อกำหนดเหล่านี้ แต่นักเคมีเห็นด้วยกับสารประกอบส่วนใหญ่ กรณีเล็กน้อยบางกรณีเกี่ยวกับสารประกอบที่มีสัดส่วนสำคัญของโมเลกุลที่ละลายและไม่ละลายน้ำสามารถอธิบายได้ด้วยตารางความสามารถในการละลายที่แตกต่างกัน
• หนังสือเรียนรุ่นเก่าบางเล่มให้ NH₄OH อีกครั้งเป็นองค์ประกอบที่ละลายน้ำได้ สิ่งนี้ไม่ถูกต้อง NH จำนวนเล็กน้อย₄ และไอออนของ OH สามารถสังเกตได้ แต่ไม่สามารถแยกออกจากกันเพื่อสร้างสารประกอบได้