Какво е разтворимост и произведение на разтворимост

Много йонни съединения са слабо разтворими във вода. Едно от тях е оловният дихлорид. Нека добавим 10 грама оловен дихлорид към 50 милилитра вода при температура 25 градуса по Целзий. И нека кажем, че само 0,22 грама от оловния дихлорид се е разтворил. По-голямото количество оловен дихлорид не е разтворено и можем да покажем това тук в нашия съд. Нека това да представя неразтворения оловен дихлорид. Това е твърд материал. Една малка част от него обаче е разтворена. Това са 0,22 грама, така че в разтвора ще има йони. Има йони олово 2+, PB 2+ и хлоридни аниони Cl–. Това е ситуацията, която имаме, нали? И имаме наситен разтвор на оловен дихлорид. Имаме наситен разтвор. В разтвора имаме йони и голямо количество неразтворен оловен дихлорид. В подточка А трябва да изчислим разтворимостта на оловния дихлорид във вода при 25 градуса по Целзий. Първо ще намерим разтворимостта в грамове на литър. Имаме разтворени 0,22 грама. 0,22 грама са разтворени в 50 милилитра вода. Ако преместим десетичния знак с три места, това става 0,05 литра. Имаме 0,05 литра вода. 0,22 делено на 0,05 е 4,4 грама на литър. Това е разтворимостта. Разтворимостта е равна на грамовете разтворено вещество в един литър наситен разтвор. Ако имахме един литър вода, в нея щяха да се разтворят 4,4 грама оловен дихлорид в този един литър разтвор. Ето защо това е слабо разтворимо йонно съединение. Разтваря се малко количество. Можем да намерим също така разтворимостта в молове на литър, което е моларна разтворимост. Знаем грамовете, имаме 0,22 грама. Тук имаме 0,22 грама. За да намерим колко мола са това, ни трябва моларната маса. За оловния дихлорид, оловото има моларна маса 207,2. Имаме 207,2. Към това прибавяме две по 35,45, защото имаме два пъти хлор в PbCl2. Така че 2 по 35,45 2 по 35,45 прави 70,9. Прибавяме го към 207,2 и получаваме 278,1 грама на мол. Това е моларната маса на PbCl2. Ако разделим грамовете на грамове за мол, разделяме грамовете на 278,1 грама за мол, грамовете се съкращават. Получаваме едно върху едно върху молове. Това ще ни даде моловете. Нека да взема калкулатора и да го сметна. Имаме 0,22 грама делено на 278,1, което прави 0,00079 мола. Ако го закръглим, получаваме 0,00079 мола. Търсим моларната разтворимост, така че трябва да разделим молове на литър. Вече знаем, че литрите са 0,05, затова делим на 0,05 литра. Ще използваме закръгленото число. 0,00079 делено на 0,05 дава моларна разтворимост 0,0158, което ще закръгля на 0,016. Това е 0,016, и това е моларна концентрация. Молове за литър е моларна концентрация. Това е моларната разтворимост на оловен дихлорид във вода при 25 градуса по Целзий. Непременно трябва да се посочи температурата, защото ако се промени температурата, се променя разтворимостта във вода. Ето това е разтворимост и моларна разтворимост. В подточка В трябва да намерим произведението на разтворимост Ksp при 25 градуса по Целзий на оловен дихлорид. Ksp е просто равновесна константа. Нека да помислим за равновесното състояние на разтвора. Нека да погледнем тук горе. Имаме наситен разтвор на оловен дихлорид и нашият разтвор е в контакт с твърдото неразтворено вещество, с оловния дихлорид. При равновесното състояние скоростта на разтваряне е равна на скоростта на утаяване. Скоростта, с която твърдото вещество се превръща в йони, е равна на скоростта, с която йоните се връщат обратно в твърдото вещество. Нека да го представя тук. PbCl2, оловен дихлорид е нашето твърдо вещество. А йоните ни са Pb2+ и Cl– в разтвора. Трябва да изравним това, така че ни трябва двойка тук пред хлорния анион, а всичко останало остава с едно. За да намерим равновесната константа Ksp, трябва да направим една таблица. Ще започнем с първоначалната концентрация. Така, първоначална концентрация, след това разглеждаме промяната и накрая намираме равновесните концентрации. Нека приемем, че още нищо не е разтворено. Нека си представим, че все още нямаме наситен разтвор. Началните концентрации на нашите продукти са нула. След това да видим колко от нашия оловен дихлорид се разтваря. Направихме това в подточка А. 0,00079 мола оловен дихлорид се разтваря във водата. Моларната разтворимост следователно е 0,016 мола на литър. Това е концентрацията на оловен дихлорид, който ще загубим тук. Ще загубим 0,016 моларна концентрация на оловен дихлорид. Приемаме, че цялото количество оловен дихлорид, което се разтваря, се дисоциира напълно до йони. Затова за един мол оловен дихлорид, който се разтваря, получаваме един мол йони олово 2+ в разтвора. И като губим 0,016 от количеството оловен дихлорид, получаваме 0,016 йони олово 2+. За хлоридните аниони моларното съотношение е едно към две, затова трябва да умножим това по две. Имаме 0,016 по 2, което е 0,032. Получаваме 0,032 мола на литър за концентрацията на хлорните аниони, когато PbCl2 се разтвори във водата. Следователно в състояние на равновесие ще имаме концентрация на йони олово 2+ 0,016 мола на литър и концентрация на хлорни йони 0,032 мола на литър. И вече можем да запишем нашия израз за равновесието. Пишем К, и понеже това е равновесие на разтворимост, пишем Кsp. Кsp е равно на... помни, че трябва да внимаваме с коефициентите на изходните вещества и продуктите. Първо да видим продуктите. Pb2+, имаме неговата концентрация и я повдигаме на степен, равна на неговия коефициент, който тук е едно. Повдигаме това на първа степен. След това умножаваме по концентрацията на на хлоридните аниони Cl–, и да я повдигнем на степен, равна на коефициента. Тук той е две, затова повдигаме на втора степен. И всичко това върху концентрацията на реагентите, но тук ние имаме просто твърдо вещество. Запомни, че пренебрегваме чистите течности и твърди тела в нашето уравнение за равновесието. Така че това е нашият израз за равновесието. Произведението на разтворимостта, Ksp, е равно на концентрацията на йоните олово 2+ на първа степен, по концентрацията на хлоридните аниони на втора степен. И сега можем да намерим Ksp, защото знаем равновесните концентрации на нашите йони. Заместваме стойностите. Имаме 0,016 за олово 2+ и 0,032 за Cl–. Ще изчислим Ksp. Ksp е равно на 0,016 на първа степен по 0,032 на втора степен. Ще използвам калкулатора, за да го сметна. 0,032 на квадрат по 0,016 е 1,6 по 10 на степен минус пет. Значи това е равно на 1,6 по 10 на степен минус пет. Това е произведението на разтворимост Ksp за оловен дихлорид при температура 25 градуса Целзий. Трябва да кажа, че съм виждал различни стойности за Ksp за оловен дихлорид при тази температура. И ти може да видиш различни стойности, ако гледаш в различни учебници, но важното тук е едно. Важното е да разбереш как се изчислява Ksp, като използваме израза за равновесното състояние и равновесните концентрации на продуктите, в случая това са йоните. Накрая, нека да видим какво се случва, ако опитаме да разтворим 100 грама вместо 10 грама оловен дихлорид в същия обем и при същата температура. Нека се върнем в началото. Тук сега имаме 100 вместо 10 грама. Връщаме се тук горе. Вместо 10 имаме 100 грама. Отново ще се разтворят само 0,22 грама в нашите 50 милилитра вода. Ще имаме по-голямо количество неразтворен оловен дихлорид, но тъй като имаме само 0,22 грама разтворен, то моларната разтворимост е непроменена, е същата. А щом моларната разтворимост е същата, това означава, че равновесните концентрации остават същите и Ksp ще има точно същата стойност. Надявам се, че това ти помага да разбереш, че концентрацията на разтворения PbCl2 определя Ksp, а не неразтвореното количество.