Yksinkertainen dissolutionEdit
Orgaanisen kiinteän aineen liukenemista voidaan kuvata tasapainona aineen kiinteässä ja liuenneessa muodossa. Esimerkiksi kun sakkaroosi (pöytäsokeri) muodostaa kyllästetyn liuoksen
C 12 H 22 O 11 (s) ⇋ C 12 H 22 O 11 (aq) {\ displaystyle \ mathrm {C_ {12} H_ {22} O_ {11} (s) \ vasemmanpuoleiset sarvet C_ {12} H_ {22} O_ {11}} (aq)}
Tälle reaktiolle voidaan kirjoittaa tasapainolauseke, kuten minkä tahansa kemiallisen reaktion (tuotteet reagoivien aineiden yli):
K ⊖ = {C 12 H 22 O 11 (aq)} {C 12 H 22 O 11 (s)} {\ displaystyle K ^ {\ ominus} = {\ frac {\ left \ {\ mathrm { {C} _ {12} {H} _ {22} {O} _ {11} (aq)} \ oikea \}} {\ vasen \ {\ mathrm {{C} _ {12} {H} _ { 22} {O} _ {11} (s)} \ oikea \}}}}
missä Ko: ta kutsutaan termodynaamiseksi liukoisuusvakiona. Aaltosulkeet osoittavat aktiivisuutta. Puhtaan kiinteän aineen aktiivisuus on määritelmän mukaan yhtenäisyyttä. Siksi
K ⊖ = {C 12 H 22 O 11 (aq)} {\ displaystyle K ^ {\ ominus} = \ vasemmalle \ {\ mathrm {{C} _ {12} {H} _ {22} {O} _ {11} (aq)} \ right \}}
Aineen A aktiivisuus liuoksessa voidaan ilmaista konsentraation ja aktiivisuuskertoimen y tulona. Kun Ko jaetaan y: llä, saadaan liukoisuusvakio Ks,
K s = {\ displaystyle K _ {\ mathrm {s}} = \ left \,}
. Tämä vastaa standarditilan määrittelemistä kyllästetyksi liuokseksi siten, että aktiivisuuskerroin on yhtä. Liukoisuusvakio on todellinen vakio vain, jos aktiivisuuskertoimeen ei vaikuta muiden läsnä olevien liuenneiden aineiden läsnäolo. Liukoisuusvakion yksikkö on sama kuin liuenneen aineen konsentraation yksikkö. Sakkaroosille K = 1,971 mol dm-3 25 ° C: ssa. Tämä osoittaa, että sakkaroosin liukoisuus 25 ° C: ssa on lähes 2 mol dm-3 (540 g / l). Sakkaroosi on epätavallinen siinä mielessä, että se ei muodosta helposti ylikyllästettyä liuosta suuremmilla pitoisuuksilla, kuten useimmat muut hiilihydraatit. liuotetaan veteen. Esimerkiksi hopeakloridille:
A g C l (s) ⇋ A g (aq) + + C l (aq) – {\ displaystyle \ mathrm {AgCl _ {(s)}} \ vasempaanarpunat \ mathrm { Ag _ {(aq)} ^ {+}} + \ mathrm {Cl _ {(aq)} ^ {-}}}
Tämän reaktion tasapainovakion lauseke on:
K ⊖ = {Ag + (aq)} {Cl – (aq)} {AgCl (s)} = {Ag + (aq)} {Cl – (aq)} {\ displaystyle K ^ {\ ominus} = {\ frac {\ left \ {{\ ce {Ag +}} _ {{\ ce {(aq)}}} \ oikea \} \ vasen \ {{\ ce {Cl -}} _ {{\ ce {(aq)}}}} oikea \}} {\ vasen \ {{\ ce {AgCl _ {(s)}}} \ oikea \}}} = \ vasen \ {{\ ce {Ag +}} _ {{\ ce {(aq)}}} \ right \} \ left \ {{\ ce {Cl -}} _ {{\ ce {(aq)}}} \ right \}}
missä on K ⊖ {\ displaystyle K ^ {\ ominus}} termodynaaminen tasapainovakio ja aaltosulkeet osoittavat aktiivisuutta. Puhtaan kiinteän aineen aktiivisuus on määritelmän mukaan yhtä suuri.
Kun suolan liukoisuus on hyvin alhainen, liuoksessa olevien ionien aktiivisuuskertoimet ovat lähes yhtä. Asettamalla ne tosiasiallisesti yhdeksi tämä lauseke pienenee liukoisuustuotteen ilmentymäksi:
K sp = = 2 = 2. {\ displaystyle K _ {{\ ce {sp}}} == ^ {2} = ^ {2}. \,}
2: 2 ja 3: 3 suoloille, kuten CaSO4 ja FePO4, yleinen lauseke sillä liukoisuustuote on sama kuin 1: 1-elektrolyytillä. B} ^ {p-}} K sp = = 2 = 2 {\ displaystyle K_ {sp} = \ mathrm {} = \ mathrm {^ {2}} = \ mathrm {^ {2}}} (sähkövarat ovat jätetty pois yleisistä lausekkeista, merkintöjen yksinkertaisuuden vuoksi)
Epäsymmetrisellä suolalla, kuten Ca (OH) 2, liukoisuusilmaisu saadaan:
Ca (OH) 2 ⇋ C a 2 + + 2 OH – {\ displaystyle \ mathrm {Ca (OH) _ {2} \ vasemmanpuoleiset torni {Ca} ^ {2 +} + 2OH ^ {-}}} K sp = 2 {\ displaystyle \ mathrm {K_ {sp} = ^ {2}} }
Yleensä kemiallisen tasapainon kanssa
A p B q ⇋ p A n + + q B m – {\ displaystyle \ mathrm {A_ {p} B_ {q} \ vasemmanpuoleiset sarvet p {A} ^ {n +} + q {B} ^ {m-}}} = qp {\ displaystyle \ mathrm {= {\ frac {q} {p}}}}
ja seuraava taulukko, jotka osoittavat liukoisuuden välisen suhteen yhdisteen ja liukoisuustuotteen arvo voidaan johtaa.
Liukoisuustuotteet ilmaistaan usein logaritmisessa muodossa. Siten kalsiumsulfaatille Ksp = 4,93 × 10-5, log Ksp = -4,32. Mitä pienempi arvo tai mitä negatiivisempi on log-arvo, sitä alhaisempi liukoisuus.
Jotkut suolat eivät ole täysin dissosioituneet liuoksessa. Esimerkkejä ovat MgSO4, jonka Manfred Eigen tunnetusti löysi läsnä merivedessä sekä sisäpallokompleksina että ulkokehäkompleksina. Tällaisten suolojen liukoisuus lasketaan menetelmällä, joka on esitetty liuottamalla reaktioon.
HydroxidesEdit
Metalli-ionin hydroksidin liukoisuustuote Mn + määritellään yleensä seuraavasti:
M (OH) n ⇋ M n + + n OH – {\ displaystyle \ mathrm {M (OH) _ {n} \ vasemmanpuoleiset kuutamot \ mathrm {M ^ {n +} + nOH ^ {-}}}} K sp = n {\ displaystyle K_ {sp} = \ mathrm { ^ {n}}}
Yleiskäyttöiset tietokoneohjelmat on kuitenkin suunniteltu käyttämään vetyionipitoisuuksia vaihtoehtoisten määritelmien kanssa.
M (OH) n + n H + ⇋ M n + + n H 2 O {\ displaystyle \ mathrm {M (OH) _ {n} + nH ^ {+} \ vasemmanpuoleiset torni M ^ {n +} + nH_ {2} O}} K sp ∗ = – n {\ displaystyle K_ {sp} ^ { *} = \ mathrm {^ {- n}}}
Hydroksidien liukoisuustuotteet annetaan usein muunnetussa muodossa, K * sp, käyttäen vetyionipitoisuutta hydroksidi-ionipitoisuuden sijaan. Nämä kaksi arvoa liittyvät veden itseionisaatiovakioon Kw.
K w = {\ displaystyle K_ {w} =} K sp ∗ = K sp (K w) n {\ displaystyle K_ {sp} ^ {*} = {\ frac {K_ {sp}} {(K_ {w}) ^ {n}}}} L g K sp ∗ = lg K sp – n L g K w {\ displaystyle LgK_ {sp} ^ {*} = lgK_ {sp} -nLgK_ {w}}
Esimerkiksi ympäristön lämpötilassa kalsiumhydroksidille, Ca (OH) 2, lg Ksp on noin. −5 ja lg K * sp ≈ −5 + 2 × 14 ≈ 23.
Liukeneminen reaktiollaMuokkaa
Kun väkevää ammoniakkiliuosta lisätään hopeakloridin liukenemissuspensioon, tapahtuu, koska muodostuu Ag + -kompleksi.
Tyypillinen reaktio liukenemisen kanssa sisältää heikko emäs, B, liukenee happamaan vesiliuokseen.
B (s) + H + (aq) ⇋ BH + (aq) {\ displaystyle \ mathrm {B} \ mathrm {(s)} + \ mathrm {H} ^ {+} \ mathrm {(aq)} \ vasemmanpuoleiset kuutat \ mathrm {BH} ^ {+} (\ mathrm {aq)}}
Tämä reaktio on erittäin tärkeä lääkevalmisteille. Heikojen happojen liukeneminen emäksiseen väliaineeseen on yhtä tärkeää.
HA (s) + OH – (aq) ⇋ A – (aq) + H 2 O {\ displaystyle \ mathrm {HA (s) + OH ^ {-} (aq) \ vasemmanpuoleiset sarvet A ^ {-} (aq) + H_ {2} O}}
Varautumattoman molekyylin liukoisuus on yleensä pienempi kuin ionimuodon, joten liukoisuus riippuu pH-arvosta ja liuenneen aineen dissosiaatiovakiosta. Termiä ”luonnollinen liukoisuus” käytetään kuvaamaan ionisoimattoman muodon liukoisuutta hapon tai alkalin poissa ollessa.
Alumiinisuolojen uuttaminen kivistä ja maaperästä happosateella on toinen esimerkki liukenemisesta reaktio: alumiinisilikaatit ovat emäksiä, jotka reagoivat hapon kanssa muodostaen liukoisia aineita, kuten Al3 + (aq).
Kemiallisen kompleksin muodostuminen voi myös muuttaa liukoisuutta. Tunnettu esimerkki on väkevöidyn ammoniakkiliuoksen lisääminen hopeakloridin suspensioon, jossa liukenemista suosii amiinikompleksin muodostuminen.
A g Cl (s) + 2 NH3 (aq) ⇋ + (aq) + C l – (aq) {\ displaystyle \ mathrm {AgCl (s) + 2NH_ {3} (aq) \ vasemmanpuoleiset torni ^ {+} (aq) + Cl ^ {-} (aq )}}
Kun hopeakloridisuspensioon lisätään riittävästi ammoniakkia, kiinteä aine liukenee. Vedenpehmentimien lisääminen pesujauheisiin saippuan muodostumisen estämiseksi tarjoaa esimerkin käytännön merkityksestä.