Kapitel 16. Lägre magtarmkanalen. Löslighet och komplex

Transkript

1 Kapitel 16 Löslighet och komplex Kapitel 16 Innehåll Utfällning och kvalitativ analys 16.3 Jämvikter med lösningskomplex Copyright Cengage Learning. All rights reserved 2 Lägre magtarmkanalen En stalagmit "The Totem Pole" är ca 11 m hög och finns i grottan Big Room i Carlsbad Caverns National Park, New Mexico CNRI/Science Photo Library/Photo Researchers, Inc. Fred Hirschmann/Science Faction/Getty Images Havsvatten (vattnet i oceanerna) Salinitet: 35 PSU 35 g per kg vatten Nästan enbart NaCl Densitet g/ml Fryspunkt -2 C Wikipedia Copyright Cengage Learning. All rights reserved

2 Löslighetsjämvikter Utfällning av Bi 2 S 3 För fasta jonföreningar som delvis löser sig i vatten (begränsad löslighet). Bi 2 S 3 (s) 2Bi 3+ (aq) + 3S 2 (aq) K sp = löslighetsprodukt K sp = [Bi 3+ ] 2 [S 2 ] 3 Max A. Listgarten/Visuals Unlimited Copyright Cengage Learning. All rights reserved Löslighetsprodukt Löslighetsprodukten (K sp ) är en jämviktskonstant som har ett värde för en given reaktion vid en viss temperatur. Lösligheten uttryckt i M eller g/l är bara en jämviktsposition. Beräkna lösligheten för silverklorid i vatten. K sp = M Bi 2 S 3 (s) 2Bi 3+ (aq) + 3S 2 (aq) 3+ 2 S 2 3 K = Bi sp Beräkna lösligheten för silverfosfat i vatten. K sp = M Copyright Cengage Learning. All rights reserved 9 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 10 Då man jämför olika salters löslighet vid samma temperatur, betyder ett högre värde på K sp automatiskt en högre löslighet? Nej Hur hög är lösligheten för silverklorid i vatten jämfört med lösligheten i en sur lösning som har 1) surgjorts genom att addera salpetersyra 2) surgjorts genom att addera saltsyra 1) Lösligheterna är lika stora. 2) Lösligheten i saltsyra är lägre. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 11 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 12 2

3 Hur hög är lösligheten av silverfosfat i vatten jämfört med lösligheten i en sur lösning som har surgjorts med salpetersyra? Är värdet på K sp för silverfosfat i vatten annorlunda jämfört med silverfosfat i en sur lösning som surgjorts med salpetersyra? Silverfosfat har högre löslighet i en sur lösning. Nej! Värdet på K sp är detsamma. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 13 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 14 Beräkna lösligheten för AgCl (K sp = ) i: a) ml 4.00 x 10-3 M kalciumklorid M b) ml 4.00 x 10-3 M kalciumnitrat M Löslighetsprodukt Lösligheten = s = koncentrationen av Bi 2 S 3 som löser sig, som är lika med ½ [Bi 3+ ] och 1/3 [S 2 ]. Märk: K sp är konstant (vid en given temperatur) s är variabel (speciellt i närvaro av en gemensam jon) Copyright Cengage Learning. All rights reserved 15 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 16 Beräkna lösligheten av koppar(ii)jodat, Cu(IO 3 ) 2, i rent vatten vid 25 C. Saltets löslighetsprodukt vid 25 C har värdet 1.4 x 10-7 Beräkna lösligheten av kalciumfluorid, CaF 2, i en vattenlösning innehållande M NaF vid 25 o C. K sp för CaF 2 vid 25 o C har värdet 4.0 x Copyright Cengage Learning. All rights reserved 17 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 18 3

4 Utfällning (då man blandar lösningar med olika jonslag) Q > K sp ; utfällning sker tills koncentrationerna sjunker till de som motsvarar K sp. Q < K sp ; ingen utfällning sker. Selektiv utfällning (av olika metalljoner i vattenlösning) Använd ett reagens som bildar en fällning med endast en eller några få av metalljonerna bladningen. Exempel: En lösning innehåller Ba 2+ och Ag + -joner. Genom att tillföra NaCl fäller man ut Ag + (till AgCl) medan Ba 2+ blir kvar i lösningen. Copyright Cengage Learning. All rights reserved 19 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 20 Separera Cu 2+ och Hg 2+ från Ni 2+ och Mn 2+ med H 2 S Vid lågt ph är [S 2 ] relativt lågt och endast mycket svårlösliga HgS och CuS fälls ut. När OH tillförs och minskar [H + ] ökar [S 2 ] varpå även MnS och NiS fälls ut. Copyright Cengage Learning. All rights reserved Separera Cu 2+ och Hg 2+ från Ni 2+ och Mn 2+ med H 2 S Kvalitativ analys Copyright Cengage Learning. All rights reserved 23 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 24 4

5 Komplexjämvikter Komplex är laddade partiklar med en metalljon omgiven av ligander. Ligander är Lewisbaser Jämviktskonstanter kallas stabilitetskonstanter. Jämviktskonstanter finns för varje enstaka ligand som binder till centraljonen I vattenlösningen. Komplexjämvikter för berylliumfluorid Be 2+ (aq) + F (aq) BeF + (aq) K 1 = 7.9 x 10 4 BeF + (aq) + F (aq) BeF 2 (aq) K 2 = 5.8 x 10 3 BeF 2 (aq) + F (aq) BeF 3 (aq) K 3 = 6.1 x 10 2 BeF 3 (aq) + F (aq) BeF 4 2 (aq) K 4 = 2.7 x 10 1 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 25 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 26 En vattenlösning av ammoniak tillsätts en fällning av silverklorid Silverkloriden löses då upp och bildar Ag(NH 3 ) 2+ (aq) och Cl (aq) Photo Brooks/Cole, Cengage Learning Company. All rights reserved. Photo Brooks/Cole, Cengage Learning Company. All rights reserved Komplexjämvikter och löslighet Två strategier för upplösning av svårlösliga jonföreningar. Om anjonen i jonföreningen är en bas kan lösligheten ökas genom att göra surgöra lösningen. Om anjonen i jonföreningen inte är en tillräckligt stark bas kan lösligheten ökas genom att tillföra en ligand som bildar en stabil komplexjon med katjonen. Beräkna lösligheten för silverklorid i 10.0 M ammoniak med hjälp av följande information: K sp (AgCl) = 1.6 x Ag + + NH 3 AgNH + 3 K = 2.1 x 10 3 AgNH 3+ + NH 3 Ag(NH 3 ) 2+ K = 8.2 x M Vad blir då den återstående koncentrationen av NH 3 i den lösningen. 9.0 M Copyright Cengage Learning. All rights reserved 29 Copyright Cengage Learning. All rights reserved 30 5