Lorsque les composés constitués d'un métal et non métalliques - appelé composés ioniques - se dissolvent dans l'eau, ils sont soumis à un processus appelé «dissociation», dans laquelle les pauses composés dans ses ions respectifs (voir les références 1, paragraphe 3). Le chlorure de calcium, CaCl2, par exemple, se dissociera en Ca (2 +) des ions et une paire de Cl (-) ions. Mais de nombreux composés présentent une solubilité limitée dans l'eau. Autrement dit, une certaine quantité du composé va se dissoudre, et le reste restera comme un solide. Les chimistes expriment ce processus avec des expressions d'équilibre et expriment la mesure dans laquelle un matériau se dissoudra par un paramètre appelé la constante du produit de solubilité ou Ks (voir références 2). Les chimistes déterminent les valeurs KSP, qu'ils ont mis à disposition dans la littérature, de la solubilité molaire d'un composé. Par conséquent, si vous connaissez le Ks pour une substance donnée, vous pouvez travailler à rebours pour déterminer sa solubilité molaire.
Instructions
1 Écrivez une expression d'équilibre équilibré pour la dissolution du composé dont la solubilité molaire sera calculée. Par exemple, l'expression d'équilibre de l'hydroxyde de calcium, Ca (OH) 2, ressemblerait à Ca (OH) 2 <---> Ca (2 +) + 2 OH (-).
2 Trouver la valeur Ks pour le composé en question. De nombreux sites, tels que ceux fournis dans la section Ressources, fournissent ces informations sous forme de tableaux. Dans ce cas, l'hydroxyde de calcium présente une Ks de 7,9 x 10 ^ -6.
3 Ecrire une expression Ks pour la réaction d'équilibre écrit à l'étape 1. Pour un composé générique Anbm, où n et m représente les indices des éléments A et B, l'expression d'équilibre prend la forme Anbm <---> nA (m +) + mB (n). L'expression Ksp devient alors Ksp = [A (m +)] ^ n
[B (n -)] ^ m (voir les références 3, faites glisser 6), où les crochets désignent la concentration en unités de moles par litre et le symbole du chapeau, ^ représente un exposant. Ainsi, pour l'expression à l' étape 1 pour Ca (OH) 2, Ksp = [Ca (2 +)] [OH (-)] ^ 2.
4 Attribuer une valeur de "x" à l'équilibre à une des ions. Techniquement, vous pouvez attribuer cette valeur à l'un des ions, mais les chimistes affecter généralement cette valeur à l'ion avec le coefficient le plus faible dans l'équation équilibrée. Dans le cas de l'hydroxyde de calcium, Ca (2+) présente un coefficient d'une seule et donc x représente la concentration de Ca (2 +). Selon l'équation équilibrée à l'étape 1, la dissolution de l'hydroxyde de calcium produit deux ions hydroxyde pour chaque ion calcium. A ce titre, la concentration en OH (-) devient "2x".
5 Remplacez les valeurs "x" à partir de l' étape 4 dans l'expression Ksp de l' étape 3 et définir cette expression égale à la valeur Ks trouvée à l' étape 2. Pour l' hydroxyde de calcium, Ksp = [Ca (2 +)]
[OH (-)] ^ 2 = x (2x) ^ 2 = 7,9 x 10 ^ -6. Simplifier cette expression donne 4x ^ 3 = 7,9 x 10 ^ -6.
6 Résolvez l'expression de l'étape 5 pour x. Dans l'exemple de l'étape 5, d'abord diviser les deux côtés par 4 pour donner x ^ 3 = 2,0 x 10 ^ -6. Ensuite, prendre la racine cubique de deux côtés pour donner x = 0,013.
7 Déterminer la solubilité molaire en établissant le rapport entre les coefficients de l'ion qui a été représenté par x et le composé de départ dans l'expression d'équilibre de l'étape 1, puis de multiplier x par ce rapport. Dans l'exemple présenté ici, x représente Ca (2 +), ainsi que les coefficients de Ca (2 +) et Ca (OH) 2 sont tous les deux 1. Par conséquent, le rapport molaire entre Ca (OH) 2 et Ca (2 + ) est de 1: 1 ou 1/1. La solubilité molaire de Ca (OH) 2 est par conséquent 0,013 * 1/1 = 0,013 mole par litre.
Conseils et avertissements
- Soyez conscient que la solubilité de tout composé dans un solvant quelconque est toujours dépendant de la température. En règle générale, la solubilité augmente avec la température. Ainsi, toute la solubilité mesurée ou calculée doit toujours inclure des informations de la température à laquelle les données ont été recueillies.