Faculty of Science and Technology Rajamangala University of Technology Phra Nakhon

Solubilityสมดุลการละลาย

Solubility product constant Molar solubility Solubility calculation

02-412-105Analytical Chemistry

Dr. oravith Chansuvarn

iamworavith

สมดุลของการละลาย

not all salts are soluble!AgNO3(aq)+ NaCl(aq) AgCl(s) + NaNO3(aq)

Write a net ionic equation for the above reaction:Ag+ + Cl- AgCl(s)

Write Keq

Keq [AgCl] = [Ag+][Cl-] = Ksp

Ksp = solubility product constant (= 1.8x10-10 at 25ºC)

2

[AgCl]

]][Cl[Ag -

eqK

BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO42-(aq)

When writing the equilibrium constant expression for the dissolution of BaSO4, we remember that the concentration of a solid is constant.

The equilibrium expression is therefore: Ksp = [Ba2+][SO4

2-]

3

The Solubility Expression

AaBb(s) aAb+(aq) + bBa-

(aq)Ksp = [Ab+]a [Ba-]b

PbI2(s) Pb2+(aq) + 2I-(aq)

Ksp = [Pb2+] [I-]2

The greater the ksp the more soluble the solid is in water.

4

5

สภาพการละลาย

สภาพการละลาย (solubility)คือ น ำ้หนกัของตวัถกูละลำย (g) ในสำรละลำยอิ่มตวั 1

ลติร มีหน่วยเป็น g/Lเช่น CaSO4 มีสภำพกำรละลำยเท่ำกบั 0.67 g/L หมำยควำมวำ่ในสำรละลำย 1 L CaSO4 จะละลำยได้ 0.67 g (เป็น Ca2+, SO4

2-)

6

สภาพการละลายเป็นโมลาร์ (molar solubility)คือจ ำนวนโมลของตวัถกูละลำยในสำรละลำยอิ่มตวั 1 ลิตร มี

หน่วยเป็น mol/L เช่น กำรละลำยของ Ag2SO4 เท่ำกบั 0.015 mol/L หมำยควำมวำ่ในสำรละลำย 1 L Ag2SO4 จะละลำยได้ 0.015 mol

จงเขียนคำ่คงท่ีของกำรละลำยของเกลือ BaSO4 BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO4

2-(aq)

PbCl2 MgF2 Ag2CrO4 CaCO3 ZnS

7

Ksp = [Ba2+][SO42-]

สภาพการละลายและผลคูณการละลาย

การค านวณ molar solubility จาก Ksp

8

ละลำย Ag2SO4 ในสำรละลำย 1 L (Ksp=1.4 x 10-5)Ag2SO4(s) 2Ag+ + SO4

2-

[ ]เร่ิมต้น 0 0[ ]เปลี่ยนแปลง 0 +2s +s[ ]สมดลุ 0 2s s

Ksp = [Ag+]2[SO42-]

1.4x10-5 = (2s)2(s) 4s3 = 1.4x10-5

s = 1.5x10-2 mol/Lสภาพการละลายเป็นโมลาร์ของ Ag+ = 2x1.5x10-2 mol/L

กำรละลำยของ CaSO4 เท่ำกบั 0.67g/L จงหำคำ่ Kspวิธีคิด ต้องเปลี่ยน 0.67 g/L ให้เป็น mol/L ก่อน

9

CaSO4(s) Ca2+(aq) + SO42-(aq)

Ksp = [Ca2+][SO42-]

= (4.9x10-3)2 = 2.4x10-5

3

4

0.67 1[ ] 4.9 10 /

1 136.2

g molCaSO mol L

L g

การค านวณ Ksp จาก solubility

ณ ภำวะสมดลุ4.9x10-3 mol/L 4.9x10-3 mol/L 4.9x10-3 mol/L

Calculate solubility from Ksp

10

คำ่ Ksp ของ Ag2CrO4 เทำ่กบั 1.3x10-12 จงค ำนวณหำคำ่กำรละลำยเป็นโมลำร์ ควำมเข้มข้นของแตล่ะไอออน และกำรละลำยเป็นกรัมตอ่ 100 mL

Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq) + CrO42-(aq)

2s s122

4

2 103.1][][ xCrOAgKsp

122 103.1)()2( xssKsp

123 103.14 xs

5109.6 xs

11

กำรละลำยของ Ag2CrO4 = 6.9x10-5 mol/L[Ag+] = 2x6.9x10-5 = 1.4x10-4 mol/L[CrO4

2-] = 6.9x10-5 mol/L

ค ำนวณกำรละลำยของ Ag2CrO4 เป็นกรัมตอ่ 100 mLMW. ของ Ag2CrO4 = 332 g/mol

12115

42 103.2322)109.6( gLxgmolxmolLxCrOgAg

กำรละลำยของ Ag2CrO4 = 2.3x10-3 g/100 mL

การหาค่า Ksp

กำรละลำยของ Ag2SO4 เท่ำกบั 1.5x10-2 mol/L จงหำคำ่ Ksp

12

Ag2SO4(s) 2Ag+(aq) + SO42-(aq)

2s s

จำกสมกำรกำรละลำยของ Ag2SO4พบวำ่ [Ag+] = 2x1.5x10-2 = 3.0x10-2 mol/L[SO4

2-] = 1.5x10-2 mol/L

Ksp = [Ag+]2[SO42-]

Ksp = (3.0x10-2)2(1.5x10-2)= 1.4 x 10-5

สมดลุกำรละลำย AB(s) A+(aq) + B-(aq)Ksp = [A+][B-]

AB จะละลำยเป็น A+ และ B- หรือไม่ละลำยยงัเป็นตะกอน จะพิจำรณำเปรียบเทียบระหวำ่งผลคณูควำมเข้มข้นของไอออน กบั Ksp

13

Q < Ksp สำรละลำยอยูใ่นสภำวะไม่อิ่มตวั ไม่ตกตะกอนQ = Ksp สำรละลำยอยูใ่นสภำวะอิ่มตวัพอดีQ > Ksp สำรละลำยเกินสภำวะอิ่มตวั เกิดตะกอน

ถ้ำให้ Q หรือ ICP (ion concentration product) เป็นผลคณูของควำมเข้มข้นของไอออนของเกลือที่อยูใ่นสำรละลำย

Q = [A+]0[B-]0

14

ถ้ำ Q < Ksp สำรละลำยอยูใ่นสภำวะไมอ่ิ่มตวั (unsaturated)ไอออนไม่รวมตวักนั ยงัคงละลำยในสำรละลำยไม่ตกตะกอน ตะกอนละลาย

ถ้ำ Q = Ksp สำรละลำยอยูใ่นสภำวะอิ่มตวัพอดีไม่ตกตะกอน ตะกอนละลาย

ถ้ำ Q > Ksp สำรละลำยเกินสภำวะอิ่มตวัไอออนรวมตวักนั เกิดเป็นตะกอนตกตะกอน ตะกอนไม่ละลาย

Q สำมำรถใช้ท ำนำยสภำวะของสำรละลำย และกำรเกิดหรือไม่เกิดเป็นตะกอน

15

ตัวอย่าง

เม่ือผสม 200 mL ของ 0.0040 mol/L BaCl2 กบั 600 mL ของ 0.0080 mol/L K2SO4 จะเกิดตะกอน BaSO4 ขึน้หรือไม ่ขัน้แรก เขียนสมกำรเคมี

16

ปฏิกิริยำตกตะกอน Ba2+(aq) + SO42-(aq) BaSO4(s)

ปฏิกิริยำกำรละลำย BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO42-(aq)

Ksp(BaSO4) =1.1x10-10

จะตอบค ำถำมนีไ้ด้ เรำต้องค ำนวณ Q เพื่อพิสจูน์วำ่ Q > Ksp

Q = [Ba2+]0[SO42-]0 > 1.1x10-10

ตะกอน BaSO4 จะเกิดขึน้ได้ก็ตอ่เมื่อ Q > Ksp

ตัวอย่าง

17

Q = [Ba2+]0[SO42-]0

ขัน้ที่สอง หำควำมเข้มข้นเป็นโมลำร์ของแตล่ะไอออน ในสำรละลำยปริมำตรรวมเป็น 800 mL

2 30.004 1.0[ ] 0.2 1 10

1.0 0.8

mol LBa Lx M

L L

2 34

0.0080 1.0[ ] 0.6 6 10

1 0.8

mol LSO Lx M

L L

Q = [Ba2+][SO42-] = (1.0x10-3)(6.0x10-3) = 6.0x10-6

Q > Kspดงันัน้ เกิดตะกอนของ BaSO4

Take assignment 3.1

QuestionIf 1.00 mg of Na2CrO4 is added to 225 mL of 0.00015 mol/L AgNO3, will a precipitate form of Ag2CrO4?(MW. Na2CrO4=161.97 g/mol, Ksp of Ag2CrO4=1.1x10-12)

2Ag+(aq) + CrO42-(aq) Ag2CrO4(s)

Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq) + CrO42-(aq)

18

Will a precipitation occur?

Solution

step 1: write the balanced equilibrium:Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq) + CrO4

2–(aq)

step 2: Write the Ksp equation:Ksp = [Ag+]2[CrO4

2–] = 1.2 x 10–12

step 3: Determine the initial concentration of ions[Ag+]2[CrO4

2–] = [1.5x10–4]2[2.74x10–5] = 6.2x10–13

ion product (Q) is less than Ksp, thus no precipitate will form (more could be dissolved)

19

Solubility rules for ionic compounds in water

Soluble salt - if salt dissolves in water to give a solution with a concentration of at least 0.1 mol/L at room temperature.Insoluble salt - if the concentration of an aqueous solution is less than 0.001 mol/L at room temperature.Slightly soluble - salts give solutions that fall between these extremes.

20

Solubility rules for ionic compounds in water at RT

21