يستخدم مصطلح “قابلية الذوبان” في الكيمياء لوصف خصائص المادة الصلبة التي تختلط مع سائل وتذوب تمامًا دون ترك أي جزيئات غير منحلة. المركبات الأيونية (المشحونة) فقط هي القابلة للذوبان، ولأغراض عملية، فإن تذكر بعض القواعد أو مراجعة قائمة منها سيساعدك على معرفة ما إذا كانت معظم المركبات الأيونية ستبقى صلبة عند إسقاطها في الماء، أو إذا كان جزء كبير منها سيذوب. سوف يتحلل عدد من الجزيئات بالفعل حتى لو لم تتمكن من رؤية التغيير، لذلك عليك أن تتعلم كيفية حساب هذا المقدار (القابل للذوبان) للنجاح في تجارب دقيقة.
خطوات
استخدم القواعد السريعة
1 تعرف على المركبات الأيونية. تحتوي كل ذرة عادةً على عدد محدد من الإلكترونات، ولكنها في بعض الأحيان تكتسب أو تفقد إلكترونًا إضافيًا والنتيجة هي أيون، وهو عبارة عن شحنة كهربائية. تتشكل الرابطة عندما يلتقي أيون سالب الشحنة (إلكترون مكتسب) بأيون موجب الشحنة (يفقد إلكترونًا)، مثل القطبين السالب والموجب للمغناطيس، والنتيجة هي مركب أيوني.
- تسمى الأيونات سالبة الشحنة الأنيونات بينما تسمى الأيونات موجبة الشحنة الكاتيونات.
- عدد الإلكترونات في الذرة يساوي عدد البروتونات في الظروف العادية، وهو ما يعادل الشحنات الكهربائية.
2 فهم الذوبان. جزيئات الماء (H2O) لها بنية غير عادية تجعلها مثل المغناطيس. أحد طرفي الشحنة موجب والآخر سالب. عندما تقوم بإسقاط مركب أيوني في الماء، فإن “مغناطيس” الماء سوف يتجمع حوله، في محاولة للفصل بين الشحنات الموجبة والسالبة. بعض المركبات الأيونية لا ترتبط بقوة كبيرة وقابلة للذوبان لأن الماء سوف يفككها ويذوبها. ترتبط المركبات الأخرى بقوة أكبر وتكون غير قابلة للذوبان لأنها قد تظل مرتبطة على الرغم من جزيئات الماء. X موارد البحث
- تحتوي بعض المركبات على روابط داخلية تشبه قوتها جاذبية الماء. تسمى هذه المركبات قابلة للذوبان بشكل طفيف، حيث يتحلل الكثير منها، لكن الباقي يلتصق ببعضه البعض.
3 ادرس قواعد الذوبان. إن معرفة المركبات القابلة للذوبان وغير القابلة للذوبان لن تكون دائمًا كافية وقابلة للتطبيق، نظرًا للتعقيد الشديد للتفاعلات بين الذرات. ابحث عن الأيون الأول في قائمة المركبات أدناه لترى كيف يتصرف بشكل طبيعي، ثم تحقق من الاستثناءات للتأكد من أن الأيون الثاني لا يتفاعل بشكل غير عادي.
- ابحث عن الكلور الكلور أو السترونتيوم sr للتحقق من وجود كلوريد السترونتيوم (SrCl2) في الخطوات أدناه. الكلور في الغالب “قابل للذوبان”، لكن انظر أدناه للاستثناءات. لم يتم ذكر السترونشيوم كاستثناء، لذلك يجب أن يكون SrCl2 قابل للذوبان.
- الاستثناء الأكثر شيوعًا لكل قاعدة المذكورة أدناه. هناك استثناءات أخرى، ولكن من غير المحتمل أن تصادفها في فصل الكيمياء العادي أو في المختبر.
4 تعتبر المركبات قابلة للذوبان إذا كانت تحتوي على معادن قلوية، بما في ذلك Li + و Na + و K + و Rb + و Cs +. وتسمى أيضًا عناصر المجموعة IA، الليثيوم، والصوديوم، والبوتاسيوم، والرابيديوم، والسيزيوم، وكل مركب تقريبًا يحتوي على أحد هذه الأيونات قابل للذوبان.
استثناء غير قابل للذوبان Li3PO4.
5 المركبات NO3- و C2H3O2- و NO2- و ClO3- و ClO4- قابلة للذوبان. هذه الأيونات بالترتيب ؛ أيونات النترات والأسيتات والنتريت والكلورات والبيركلورات. لاحظ أن الأسيتات عادة ما يتم اختصارها OAC. X موارد البحث
استثناء Ag (OAc) (أسيتات الفضة) و Hg (OAc) 2 (أسيتات الزئبق) غير قابلة للذوبان.
- AgNO2- و KClO4- قابلان للذوبان بشكل طفيف فقط.
6 المركبات Cl- و Br- و γ-I قابلة للذوبان في الغالب. تصنع أيونات الكلور والبروم واليود دائمًا مركبات قابلة للذوبان تسمى أملاح الهالوجين.
استثناء إذا تم دمج أي منها مع أيونات الفضة Ag + أو Hg22 + الزئبق أو الرصاص Pb2 +، فسيكون المنتج غير قابل للذوبان. الأمر نفسه ينطبق على المركبات الأقل شيوعًا الناتجة عن عمليات اقتران مع Cu + و Tl +.
7 اعلم أن المكونات المحتوية على SO42 قابلة للذوبان في الغالب. يتكون أيون الكبريتات في الغالب من مركبات قابلة للذوبان، ولكن هناك عدة استثناءات.
الاستثناءات تشكل أيونات الكبريتات مركبات غير قابلة للذوبان في الماء مع الأيونات التالية السترونتيوم Sr2 +، الباريوم Ba2 +، الرصاص Pb2 +، الفضة Ag +، الكالسيوم Ca2 +، الراديوم Ra2 +، والفضة ثنائية الذرة Ag22 +.
8 اعلم أن المركبات المحتوية على OH- أو S2- غير قابلة للذوبان وهي عبارة عن أيونات هيدروكسيد وكبريتيد، على التوالي.
استثناءات أتذكر الفلزات القلوية (مجموعة IA) وما مدى رغبتك في تكوين مركبات قابلة للذوبان Li + و Na + و K + و Rb + و Cs + كلها مركبات قابلة للذوبان مع أيونات الكبريتيد أو الهيدروكسيد، بالإضافة إلى أن الهيدروكسيد عبارة عن أملاح قابلة للذوبان مع أيونات الأرض القلوية (المجموعة II-A) الكالسيوم Ca2 + والسترونشيوم Sr2 والباريوم Ba2 +. لاحظ أن المركبات الناتجة عن الأتربة القلوية والهيدروكسيد لها جزيئات تظل مترابطة لدرجة أنها تعتبر أحيانًا “قابلة للذوبان بشكل طفيف”.
9 اعلم أن المركبات المحتوية على CO32- أو PO43- غير قابلة للذوبان. ألقِ نظرة أخيرة على أيونات الكربونات والفوسفات وستعرف ما يمكن توقعه من المركب الخاص بك.
الاستثناءات تشكل هذه الأيونات مركبات قابلة للذوبان مع المشتبه بهم التقليديين ؛ أي المعادن القلوية Li + و Na + و K + و Rb + و Cs +، وكذلك الأمونيا NH4 +.
حساب الذوبان بواسطة منتج الذوبان (Ksp)
1 أوجد ثابت الذوبان لـ Ksp. يختلف هذا الثابت من مركب إلى مركب، لذلك ستحتاج إلى إلقاء نظرة على الجدول الوارد في كتابك المدرسي أو. يمكن أن تختلف هذه القيم بشكل كبير من جدول إلى آخر، حيث يتم تحديدها تجريبيًا، لذلك يُنصح بالالتزام بالجدول الوارد في كتابك المدرسي إذا كان موجودًا. تفترض معظم الجداول أنك تعمل عند 25 درجة مئوية ما لم يذكر خلاف ذلك.
- قم بتدوين ثابت الذوبان، على سبيل المثال، إذا كنت تقوم بإذابة يوديد الرصاص أو PbI2. استخدم الثابت 7.1 × 10-9 إذا كان المرجع الخاص بك هو الجدول في.
2 اكتب المعادلة الكيميائية. حدد أولاً كيف يتحلل المركب إلى أيونات عندما يذوب، ثم اكتب معادلة تضع Ksp على جانب والأيونات المكونة له على الجانب الآخر.
- على سبيل المثال، ينقسم جزيء PbI2 إلى Pb2 + و I- و I- أيون آخر. نظرًا لأنك تعلم أن شحنة المركب تكون دائمًا متعادلة، فستحتاج إلى معرفة شحنة أحد الأيونات أو إلقاء نظرة عليها.
- اكتب المعادلة 7.1 × 10-9 = [Pb2+][I-]2
3 عدل المعادلة لاستخدام المتغيرات. أعد كتابة المعادلة كمسألة جبرية بسيطة باستخدام ما تعرفه عن عدد الجزيئات والأيونات. ضع x مساويًا للكمية الذائبة للمركب وأعد كتابة المتغيرات التي تمثل عدد الأيونات بالنسبة إلى x.
- في مثالنا، سنحتاج إلى إعادة كتابة المعادلة كما يلي 7.1 × 10-9 = 7.1 [Pb2+][I-]2
- سيكون عدد الجزيئات الذائبة للمركب مساويًا لعدد أيونات الرصاص الحر (Pb2 +) نظرًا لوجود أيون رصاص واحد فقط في المركب، لذلك يمكننا تعيين x بواسطة[Pb2+].
- يمكننا مساواة عدد ذرات اليود (I-) بـ 2x لأن هناك 2 أيون من أيونات اليود لكل أيون رصاص.
- المعادلة الآن 7.1 × 10-9 = (س) (2 س) 2
4 ضع الأيونات الشائعة في الاعتبار، إن وجدت. تخطي هذه الخطوة إذا كنت تقوم بحل المركب في ماء نقي. إذا كنت تقوم بحلها في مركب يحتوي على واحد أو أكثر من هذه الأيونات المكونة (“الأيونات المشتركة”)، تقل قابلية الذوبان بشكل كبير. مصدر البحث X غالبًا ما يُلاحظ التأثير الأيوني الشائع في المركبات غير القابلة للذوبان، وفي هذه الحالات يمكنك افتراض أن الغالبية العظمى من الأيونات في حالة اتزان ناتجة عن الأيونات الموجودة بالفعل في المحلول. أعد كتابة المعادلة لكتابة التركيزات الجزيئية المعروفة (مولات لكل لتر، مولارية، أو M) للأيونات الموجودة بالفعل في المحلول، مع استبدال x الذي استخدمته لهذا الأيون. X موارد البحث
- على سبيل المثال، إذا تم إذابة يوديد الرصاص في محلول بتركيز 0.2 مول / لتر من كلوريد الرصاص (PbCl2)، فسوف نعيد كتابة المعادلة على النحو التالي 7.1 × 10-9 = (0.2M + x) (2x) 2، ثم يمكننا كتابة 7.1 × 10-9 = (0.2M) (2x) 2 بأمان لأن 0 و 2 مل / لتر تركيزات أعلى بكثير من س.
5 حل المعادلة. حل معادلة x وستعرف قابلية ذوبان المركب. نظرًا لكيفية تحديد ثابت القابلية للذوبان، فسوف تعبر عن إجابتك في مولات المركب المذاب في لتر من الماء. قد تحتاج إلى آلة حاسبة للعثور على الإجابة النهائية.
- فيما يلي قابلية الذوبان في الماء النقي وليس مع أي أيونات شائعة.
- 7.1 × 10-9 = (س) (2 س) 2
- 7.1 × 10-9 = (س) (4 × 2)
- 7.1 × 10-9 = 4 × 3
- (7.1 × 10-9) ÷ 4 = x3
- س = ∛ ((7.1 × 10-9) ÷ 4)
- x تساوي 1.2 × 10-3 مول لكل لتر من المذاب. هذه الكمية ضئيلة لذا فأنت تعلم أن هذا المركب غير قابل للذوبان أساسًا.
الأشياء التي سوف تحتاجها
جدول قيم ثابت الذوبان (Ksp) للمركبات المختلفة
أفكار مفيدة
- يمكنك استخدام نفس المعادلة وإيجاد ثابت الذوبان (Ksp) إذا كان لديك بيانات تجريبية عن كمية المركب الذائب. X موارد البحث
تحذيرات
- لا يوجد تعريف مقبول عالميًا لهذه المصطلحات، لكن الكيميائيين يتفقون على غالبية المركبات. يمكن وصف بعض المركبات الحرجة التي تتكون من العديد من الجزيئات القابلة للذوبان وغير القابلة للذوبان بشكل مختلف في جداول الذوبان المختلفة.
- تذكر بعض الكتب القديمة NH4OH كمركب قابل للذوبان. هذا غير صحيح لأنه يمكن تحديد وجود كميات صغيرة من NH4 + و OH- أيونات ولكن لا يمكن عزلها لتكوين مركب. X موارد البحث