Löslighetsjämvikter svårlösliga salter

Transkript

1 Löslighetsjämvikter svårlösliga salter Löslighet för salter Löslighetsprodukten Molära lösligheten Gemensam jon effekt Reak4onskvoten och uqällning Komplexbildningskonstanten Huvudreak4onsmetoden (här jämför vi löslighet i vaven vid 25 C) KEMA02 VT2012, Kemiska Ins4tu4onen LU /KEBergquist F5 : 1

2 Salt lävlösliga eller svårlösliga? NaCl 360 g/l AgCl 0,002 g/l Salar de Uyuni, 3600 öh Potos'I and Oruro, Bolivia Klorargyrit (hornsilver) Australien KEMA02 VT2012, Kemiska Ins4tu4onen LU /KEBergquist F5 : 2

3 Salt lävlösliga eller svårlösliga? Ca 5 (PO 4 ) 3 (F,Cl,OH) apa4t (mineral) Tandemalj Hydroxylapa?t Fluorapa?t KEMA02 VT2012, Kemiska Ins4tu4onen LU /KEBergquist F5 : 3

4 Joner som ger lävlösliga salt Katjoner Li + Na + K + NH 4 + all4d lävlösliga salt med alla anjoner! Na 2 CO 3 LiOH (NH 4 ) 2 S Anjoner NO 3 - AcO - all4d lävlösliga salt med alla katjoner! AgNO 3 Pb(NO 3 ) 2 mfl. Pb(AcO) 2 Cu(AcO) 2 Cu(AcO) 2 kristaller KEMA02 VT2012, Kemiska Ins4tu4onen LU /KEBergquist F5 : 4

5 Joner som ger lävlösliga salt Anjoner som oia ger lävlösliga salt med några undantag Cl - Br - I - undantaget AgCl Hg 2 Cl 2 PbCl 2 mfl. ClO 3 - ClO 4 - SO 4 2- undantaget BaSO 4 PbSO 4 mfl. KEMA02 VT2012, Kemiska Ins4tu4onen LU /KEBergquist F5 : 5

6 Exempel på ev svårlösligt salt HgS kvicksilver(ii)sulfid (svart) löser sig i rent vaven 4ll en koncentra4on av 1, M => 1 atom Hg 2+ / 5 m 3 H 2 O Galena (HgS mineral) KEMA02 VT2012, Kemiska Ins4tu4onen LU /KEBergquist F5 : 6

7 Löslighetsprodukt ev värde på löslighet Exempel: Ag 2 S Ag 2 S (s) <- > 2 Ag + (aq) + S 2- (aq)!" #$ % &!!" ' % =(!" #$&' % [Ag + ] 2. [S 2- ] = K s K s löslighetsprodukten K s = [Ag + ] 2. [S 2- ] = M 3 Acanthite Ag 2 S mineral KEMA02 VT2012, Kemiska Ins4tu4onen LU /KEBergquist F5 : 7

8 Sulfider (A&J Table 12.4) KEMA02 VT2012, Kemiska Ins4tu4onen LU /KEBergquist F5 : 8

9 Molära lösligheten antal mol salt som löses Exempel: Ag 2 S K s =[Ag + ] 2 [S 2- ]= M 3 Ag 2 S (s) <- > 2Ag + (aq) + S 2- (aq) FJ (M) VJ (M) - x 2x x K s = (2x) 2. x = M 3 x = Molära lösligheten s = x s = M KEMA02 VT2012, Kemiska Ins4tu4onen LU /KEBergquist F5 : 9

10 Molära lösligheten antal mol salt som löses Bi 2 S 3 (s) <- > 2Bi 3+ (aq) + 3S 2- (aq) K s =[Bi 3+ ] 2 [S 2- ] 3 =1, M 5 VJ (M) - x + 2x + 3x K s =(2x) 2. (3x) 3 =1, M 5 Bi 2 S 3 (s) Molära löslig. s = 1, M Ag 2 S K s =[Ag + ] 2 [S 2- ]= 6, M 3 Molära lösl. s = 1, M HgS K s =[Hg 2+ ][S 2- ]= 1, M 2 Molära lösl. s = 1, M KEMA02 VT2012, Kemiska Ins4tu4onen LU /KEBergquist F5 : 10

11 Kvicksilver(I)klorid - A&J Tab KEMA02 VT2012, Kemiska Ins4tu4onen LU /KEBergquist F5 : 11

12 Enhet på löslighetsprodukten underlävar Om löslighetsprodukten anges med enhet i M så förtydligas den stökiometriska sammansättningen av saltet i lösningen. Exempel Hg 2 Cl 2 (Calomel) Hg 2 Cl 2 (s) <- > Hg 2 2+ (aq) + 2 Cl - (aq) K s = [Hg 2 2+ ]. [Cl - ] 2 = M 3 s = M Av enheten M 3 kan vi läsa ai löslighetsprodukten är totalt 3:e ordningen map. de ingående jonernas produkt, (inte av 4:e ordningen som man skulle kunna tro). Hg 2 Cl 2 (s) <- > 2 Hg + (aq) + 2 Cl - (aq) K s = [Hg 2+ ] 2. [Cl - ] 2 Granulärt Kvicksilver(I)klorid KEMA02 VT2012, Kemiska Ins4tu4onen LU /KEBergquist F5 : 12

13 Kvicksilver(I)salter Kvicksilver(I)salt föreligger all4d som Hg 2 2+ Exempel Hg 2 Cl 2 (Calomel) Hg 2 Cl 2 - enhetscell KEMA02 VT2012, Kemiska Ins4tu4onen LU /KEBergquist F5 : 13

14 common ion effect > effekt av gemensam jon Exempel AgCl(s) Molär lösl. s = M Vilken löslighet har AgCl i 1.0mM KCl? AgCl (s) <- > Ag + (aq) + Cl - (aq) K s = [Ag + ][Cl - ] = M 2 Jämv.(M) - x + x x K s = x. ( x) = Antag x << x = / = M Den molära lösligheten av AgCl i 1.0mM KCl s = M KEMA02 VT2012, Kemiska Ins4tu4onen LU /KEBergquist F5 : 14

15 komplexbildning vid höga koncentra4oner anjon Inte all4d linjära förhållande i löslighet! Exempel AgCl (s) + Cl - (aq) <- > AgCl 2- (aq) Silverklorid har minima för molära lösligheten då [Cl - ] 5 mm. Vid högre koncentra4oner dominerar bildning av komplex med Cl -, som: AgCl 2-, AgCl 3 2- och AgCl 4 3- Likaså CuCl(s) + Cl - (aq) <- > Cu(I)Cl 2- (aq) AgCN(s) + CN - (aq) <- > Ag(CN) 2- (aq) KEMA02 VT2012, Kemiska Ins4tu4onen LU /KEBergquist F5 : 15

16 komplexbildning vid höga koncentra4oner anjon Inte all4d linjära förhållande i löslighet! Exempel: AgCl (s) <- > Ag + (aq) + Cl - (aq) Log Σ[AgCl n ] AgCl (s) + Cl - (aq) <- > AgCl 2- (aq) AgCl 2- (s) + Cl - (aq) <- > AgCl 3 2- (aq) osv. minima för molära lösligheten då [Cl - ] 5 mm KEMA02 VT2012, Kemiska Ins4tu4onen LU /KEBergquist F5 : 16

17 Hydroxider (A&J Table 12.4) KEMA02 VT2012, Kemiska Ins4tu4onen LU /KEBergquist F5 : 17

18 Exempel: Al(OH) 3 och ph ("common ion effekt") Al(OH) 3 (s) <- > Al 3+ (aq) + 3OH - (aq) K s = [Al 3+ ]. [OH - ] 3 = M 4 Jämv. - x + x + 3x Lösl. s = x ur x. (3x) 3 = 27. x 4 = M 4 s = M Lösligheten för aluminiumhydroxid är M då [OH - ]= M poh = 8.1 Gäller alltså i "buffert" med ph = 5.9 Rent vaien har [OH - ]= M >> s och vi måste därför ta hänsyn bll vainets autoprotolys för lösningen av Al(OH) 3! Gibbsit - Al(OH) 3 mineral KEMA02 VT2012, Kemiska Ins4tu4onen LU /KEBergquist F5 : 18

19 Exempel: Al(OH) 3 och ph ("common ion effekt") Al(OH) 3 (s) <- > Al 3+ (aq) + 3OH - (aq) K s = [Al 3+ ]. [OH - ] 3 = M 4 Jämv. - x + x 3x + (K w /[H 3 O + ]) s = << M Al(OH) 3 i rent vaien ger en svagt basisk vaienlösning med bllskoi av hydroxidjoner << 1, M, vainets autoprotolys! K s = x (3x + 1, ) 3 Antag 3x << => [OH - ] => K s = x. ( ) 3 = x = (Antag. ok!) Molära lösligheten för Al(OH) 3 i rent vaien s = M Löslighetsprodukten är bara en jämviktskonstant! KEMA02 VT2012, Kemiska Ins4tu4onen LU /KEBergquist F5 : 19

20 Metaller i vajenlösning Rena metallsalt av NO3- är i nästan Cu(NO3 )2. 3 H2O alla fall läilösliga: AgNO3, Cu(NO3 )2, Pb(NO3 )2, Fe(NO3 )3, etc. Salter av klorat, ClO3- och perklorat, ClO4- är oja läilösliga. De flesta jodat, IO3-, är svårlösliga. KEMA02 VT2012, Kemiska Ins4tu4onen LU /KEBergquist F5 : 20

21 ReakSonskvoten Q och uvällning av metaller En lösning M Pb 2+ skall renas på bly. Välj lämplig motjon för fällning och beräkna vid vilken koncentra4on uqällning sker. Kan fällas som PbS PbS (s) <- > Pb 2+ (aq) + S 2- (aq) K s = M 2 Beräkna reak4onskvoten Q = [Pb 2+ ]. [S 2- ] Om Q > K s sker uqällning! KEMA02 VT2012, Kemiska Ins4tu4onen LU /KEBergquist F5 : 21

22 UVällning av Pb 2+ från vajenlösning En lösning M Pb 2+ skall renas på bly. Välj lämplig motjon för fällning och beräkna vid vilken koncentra4on uqällning sker. Kan fällas som PbS (med H 2 S) PbS (s) <- > Pb 2+ (aq) + S 2- (aq) K s = M 2 Beräkna reak4onskvoten Q = [Pb 2+ ]. [S 2- ] Om Q > K s sker uqällning! [Pb 2+ ][S 2- ] > K s => [S 2- ] > K s /[Pb 2+ ] då sker uoällning Om [S 2- ] > / = M sker uqällning! KEMA02 VT2012, Kemiska Ins4tu4onen LU /KEBergquist F5 : 22

23 Analysmetod som påvisar Pb 2+ AnalySskt metod för aj påvisa Pb 2+ som svart PbS Pb 2+ (aq) + SH 2 (aq) + 2H 2 O <- > PbS(s) + 2H 3 O + K = För 1M [SH 2 ] vid ph = 3.5 erhålls [Pb 2+ ] = [H 3 O + ] 2 /(K*[SH 2 ])= 10-7 / [Pb 2+ ] = M KEMA02 VT2012, Kemiska Ins4tu4onen LU /KEBergquist F5 : 23

24 Bestäm om fällning kommer ai bildas när två lösningar blandas A&J Example Blanda lika delar 0.2 M Pb(NO 3 ) 2 (aq) och KI(aq). Kommer PbI 2 av falla ut? PbI 2 (s) <- > Pb 2+ (aq) + 2I - (aq) K s = [ Pb 2 ] [I - ] 2 = M 3 Q s = [ Pb 2 ] [I - ] 2 = = [ Pb 2 ] = [I - ] = 0.2/2 = 0.1 M Q s > K s Jämvikten kommer ai gå åt vänster Fällning kommer av bildas! KEMA02 VT2012, Kemiska Ins4tu4onen LU /KEBergquist F5 : 24

25 Bestäm resterande koncentrabon ejer uoällning A&J Example Blanda lika delar 0.2 M Pb(NO 3 ) 2 (aq) och KI(aq). Beräkna koncentra4onerna av jonerna vid jämvikt PbI 2 (s) <- > Pb 2+ (aq) + 2I - (aq) K s = [ Pb 2 ] [I - ] 2 = M 3 Ini4al Jmv. x 0.1- x 0.1-2x DeVa är inte den bästa uppställningen för beräkning! Kan ge dålig precision då (0.1 2x) 0. KEMA02 VT2012, Kemiska Ins4tu4onen LU /KEBergquist F5 : 25

26 Bestäm resterande koncentrabon ejer uoällning A&J Example Blanda lika delar 0.2 M Pb(NO 3 ) 2 (aq) och KI(aq). Beräkna koncentra4onerna av jonerna vid jämvikt PbI 2 (s) <- > Pb 2+ (aq) + 2I - (aq) K s = [ Pb 2 ] [I - ] 2 = M 3 Ini4al Jmv. x 0.1- x 0.1-2x Omskr [I - ] begränsande => 0.05 mol PbI 2 (s) Jmv x 0.05+x x K s = [ Pb 2 ] [I - ] 2 = (0.05+x). x 2 = Antag x << 0.05 x = ( /0.05) 1/2 = x << 0.05 ok! SammansäVningen i lösningen är [ Pb 2 ]= 0.05 M och [I - ]= M KEMA02 VT2012, Kemiska Ins4tu4onen LU /KEBergquist F5 : 26

27 Allmängil?gt för jämviktsreak?oner En reakbonsblandning som nåi kemisk jämvikt får allbd samma sammansäining oberoende av om reakbonen startade från vänsterledet eller från högerledet i jämvikten! KEMA02 VT2012, Kemiska Ins4tu4onen LU /KEBergquist F5 : 27

28 Metallkomplex med NH 3 och CN - Vid närvaro av komplexbildande jon eller förening i vavenlösningen ökar lösligheten för salt av metaller genom bildning av koordina4onskomplex. tex.!"#$%& ' ( ) *!"# + *!+%! * =, - komplexbildningskonstanten K f Table 12.5 KEMA02 VT2012, Kemiska Ins4tu4onen LU /KEBergquist F5 : 28

29 A&J Exempel AgCl(s) i aq. NH 3 Huvudreak4onsmetoden: Två kopplade jämvikter slås samman 4ll en huvudreak4on och den nya reak4onens jämviktskonstant blir då produkten av de två jämviktskonstanterna. Vid vissa jämviktsproblem måste vi ta hänsyn bll två jämvikter sambdigt. Vi har då ei problem med kopplade jämvikter. Om en av jämvikterna har mycket större betydelse än den andra för förändringar av koncentrabonerna så kan huvudreakbonsmetoden bllämpas. KEMA02 VT2012, Kemiska Ins4tu4onen LU /KEBergquist F5 : 29