في الكيمياء ، تُستخدم القابلية للذوبان لوصف خصائص المركبات الصلبة التي تختلط وتذوب تمامًا مع سائل دون ترك أي جزيئات غير قابلة للذوبان. فقط المركبات المتأينة (المشحونة) يمكن أن تذوب. للراحة ، يمكنك ببساطة حفظ بعض القواعد أو الرجوع إلى قائمة لمعرفة ما إذا كانت معظم المركبات الصلبة ستبقى صلبة عند وضعها في الماء أو ستذوب بكميات كبيرة. في الواقع ، ستذوب بعض الجزيئات حتى لو لم تتمكن من رؤية التغيير. لكي تتم التجربة بدقة ، يجب أن تعرف كيفية حساب الكمية المذابة.
خطوة
الطريقة 1 من 2: استخدام القواعد السريعة
الخطوة 1. دراسة المركبات الأيونية
عادة كل ذرة لديها عدد معين من الإلكترونات. ومع ذلك ، في بعض الأحيان تكتسب الذرات الإلكترونات أو تفقدها. والنتيجة هي أ أيون وهو مشحون كهربائيًا. عندما يصادف أيون سالب الشحنة (له إلكترون إضافي واحد) أيون موجب الشحنة (يفقد إلكترونًا) ، فإن الأيونات تترابط معًا مثل القطبين الموجب والسالب للمغناطيس ، مما ينتج مركبًا أيونيًا.
- تسمى الأيونات سالبة الشحنة أنيون ، بينما يسمى أيون موجب الشحنة الكاتيون.
- في ظل الظروف العادية ، يكون عدد الإلكترونات مساويًا لعدد البروتونات في الذرة ، مما يؤدي إلى إبطال شحنتها الكهربائية.
الخطوة 2. فهم موضوع الذوبان
جزيئات الماء (H2O) له هيكل غير عادي مشابه للمغناطيس. أحد الطرفين له شحنة موجبة ، بينما الطرف الآخر له شحنة سالبة. عندما يتم وضع مركب أيوني في الماء ، فإن "مغناطيس" الماء سيحيط به ويحاول جذب وفصل الأيونات الموجبة والسالبة. الروابط في بعض المركبات الأيونية ليست قوية جدًا. مثل هذا المركب ذوبان في الماء لأن الماء سيفصل الأيونات ويذيبها. بعض المركبات الأخرى لديها روابط أقوى بحيث غير قابل للذوبان في الماء على الرغم من كونها محاطة بجزيئات الماء.
المركبات الأخرى المختلفة لها روابط داخلية قوية مثل قوة الماء الذي يجذب الجزيئات. تسمى هذه المركبات قليل الذوبان في الماء لأن جزءًا كبيرًا من المركب ينجذب إلى الماء ، لكن الباقي لا يزال منصهرًا.
الخطوة 3. تعلم قواعد الذوبان
التفاعلات بين الذرات معقدة للغاية. لا يمكن ببساطة رؤية المركبات القابلة للذوبان أو غير القابلة للذوبان في الماء بشكل حدسي. ابحث عن الأيون الأول في المركب الذي تبحث عنه في القائمة أدناه لتحديد سلوكه. بعد ذلك ، تحقق من أي استثناءات للتأكد من أن الأيون الثاني ليس له أي تفاعلات غير عادية.
- على سبيل المثال ، للتحقق من كلوريد السترونتيوم (SrCl2) ، ابحث عن Sr أو Cl في الخطوات بالخط العريض أدناه. Cl هو "قابل للذوبان في الماء عادة" ، لذا تحقق من التالي للحصول على استثناءات. لم يتم تضمين الأب في الاستثناء لذلك SrCl2 قابل للذوبان في الماء بالتأكيد.
- الاستثناءات الأكثر شيوعًا لكل قاعدة مذكورة أدناه. هناك بعض الاستثناءات الأخرى ، ولكن من المحتمل ألا يتم العثور عليها في معمل أو فصل الكيمياء بشكل عام.
الخطوة 4. يمكن إذابة المركبات إذا كانت تحتوي على معادن قلوية ، بما في ذلك Li+، نا+، ك+، ر+و Cs+.
تُعرف هذه العناصر أيضًا باسم عناصر المجموعة IA: الليثيوم والصوديوم والبوتاسيوم والروبيديوم والسيزيوم. تقريبًا جميع المركبات التي تحتوي على أحد هذه الأيونات قابلة للذوبان في الماء.
-
استثناء:
لي3ص4 غير قابل للذوبان في الماء.
الخطوة 5. لا. المركبات3-، ج2ح3ا2-، لا2-، ClO3-و ClO4- يذوب في الماء.
الأسماء هي على التوالي أيونات النترات والأسيتات والنتريت والكلورات والبيركلورات. لاحظ أنه غالبًا ما يتم تقصير الأسيتات إلى OAC.
-
استثناء:
Ag (OAc) (أسيتات الفضة) و Hg (OAc)2 (أسيتات الزئبق) غير قابل للذوبان في الماء.
- AgNO2- و KClO4- فقط "قابل للذوبان في الماء بشكل طفيف".
الخطوة 6. مركبات الكلور-، ر-، و انا- عادة ما يكون قليل الذوبان في الماء.
تشكل أيونات الكلوريد والبروميد واليوديد دائمًا مركبات قابلة للذوبان في الماء تسمى أملاح الهاليد.
-
استثناء:
إذا كان أحد هذه الأيونات يربط أيون الفضة Ag+والزئبق الزئبق22+، أو الرصاص الرصاص2+، المركب الناتج غير قابل للذوبان في الماء. وينطبق الشيء نفسه على المركب الأقل شيوعًا ، وهو زوج النحاس+ والثاليوم تل+.
الخطوة 7. المركبات التي تحتوي على SO42- قابل للذوبان في الماء بشكل عام.
عادة ما يشكل أيون الكبريتات مركبات قابلة للذوبان في الماء ، ولكن هناك بعض الاستثناءات.
-
استثناء:
تشكل أيونات الكبريتات مركبات غير قابلة للذوبان في الماء مع: السترونتيوم الأب2+الباريوم با2+، الرصاص الرصاص2+الفضة حج+الكالسيوم Ca2+الراديوم رع2+والفضة ثنائية الذرة Ag22+. لاحظ أن كبريتات الفضة وكبريتات الكالسيوم قابلة للذوبان بدرجة كافية لدرجة أن البعض يسميها قليل الذوبان في الماء.
الخطوة 8. المركبات التي تحتوي على OH- أو S.2- غير قابل للذوبان في الماء.
تسمى الأيونات أعلاه هيدروكسيد وكبريتيد.
-
استثناء:
تذكر عن الفلزات القلوية (المجموعات I-A) وكيف بسهولة الأيونات من العناصر في تلك المجموعات تشكل مركبات قابلة للذوبان في الماء؟ لي+، نا+، ك+، ر+و Cs+ سوف تشكل مركبات قابلة للذوبان في الماء مع أيونات الهيدروكسيد أو الكبريتيد. بالإضافة إلى ذلك ، تشكل الهيدروكسيدات أيضًا أملاحًا قابلة للذوبان في الماء مع أيونات الأرض القلوية (المجموعة II-A): الكالسيوم Ca2+، السترونتيوم الأب2+والباريوم با2+. لاحظ أن المركبات التي يتم إنتاجها من الهيدروكسيدات والأتربة القلوية لا تزال تحتوي على جزيئات كافية مرتبطة ببعضها البعض لدرجة أنها تسمى أحيانًا "قابلة للذوبان قليلاً في الماء".
الخطوة 9. المركبات المحتوية على ثاني أكسيد الكربون32- أو PO43- غير قابل للذوبان في الماء.
تحقق مرة أخرى من أيونات الكربونات والفوسفات. يجب أن تعرف بالفعل ما سيحدث لمركب الأيونات.
-
استثناء:
تشكل هذه الأيونات مركبات قابلة للذوبان في الماء مع الفلزات القلوية ، وهي Li+، نا+، ك+، ر+و Cs+، كما هو الأمونيوم NH4+.
طريقة 2 من 2: حساب القابلية للذوبان من خلال K.ص
الخطوة 1. أوجد ثابت القابلية للذوبان للمنتج K.ص.
لكل مركب ثابت مختلف ، عليك البحث عنه في جدول في كتابك المدرسي أو عبر الإنترنت. نظرًا لأنه يتم تحديد القيم بشكل تجريبي ، يمكن للجداول المختلفة عرض ثوابت مختلفة. يوصى بشدة باستخدام الجداول الموجودة في الكتاب المدرسي إذا كانت متوفرة لديك. ما لم يذكر خلاف ذلك ، تفترض معظم الجداول أن درجة الحرارة 25 درجة مئوية.
على سبيل المثال ، إذا كان المذاب هو يوديد الرصاص PbI2اكتب ثابت الذوبان للمنتج. عند الرجوع إلى الجدول في bilbo.chm.uri.edu ، استخدم الثابت 7 ، 1 × 10–9.
الخطوة 2. اكتب المعادلة الكيميائية
أولاً ، حدد العملية التي ينفصل بها المركب إلى أيونات عندما يذوب. ثم اكتب المعادلة الكيميائية بـ Kص من جهة والأيونات المكونة من جهة أخرى.
- على سبيل المثال ، جزيء PbI2 تنقسم إلى Pb. أيونات2+، أنا-، وأنا. الأيونات-. (ما عليك سوى معرفة الشحنة الموجودة على أيون واحد أو البحث عنها لأن المركب ككل له شحنة متعادلة.)
- اكتب المعادلة ٧ ، ١ × ١٠–9 = [الرصاص2+][أنا-]2
الخطوة 3. قم بتغيير المعادلة لاستخدام متغير
أعد كتابة المعادلة كمسألة جبرية بسيطة باستخدام معرفة عدد الجزيئات والأيونات. في هذه المعادلة x هو عدد المركبات القابلة للذوبان. أعد كتابة المتغيرات التي تمثل عدد كل أيون في صورة x.
- في هذا المثال ، تمت إعادة كتابة المعادلة كـ 7 ، 1 × 10–9 = [الرصاص2+][أنا-]2
- لأنه يوجد أيون رصاص واحد (Pb2+) في المركب ، فإن عدد جزيئات المركب الذائب يساوي عدد أيونات الرصاص الحرة. الآن يمكننا كتابة [Pb2+] ضد x.
- نظرًا لوجود نوعين من أيونات اليود (I-) لكل أيون رصاص ، يمكن كتابة عدد ذرات اليود كـ 2x.
- المعادلة الآن هي 7 ، 1 × 10–9 = (س) (2 س)2
الخطوة 4. ضع في الاعتبار الأيونات الأخرى الموجودة بشكل طبيعي إن أمكن
تخطي هذه الخطوة إذا تم إذابة المركب في ماء نقي. عندما يذوب مركب في محلول يحتوي بالفعل على واحد أو أكثر من الأيونات المكونة ("الأيونات المشتركة") ستزداد قابليته للذوبان بشكل كبير. يظهر التأثير الأيوني العام بشكل أفضل في المركبات غير القابلة للذوبان في الماء إلى حد كبير. في هذه الحالة ، يمكن افتراض أن معظم الأيونات عند التوازن تأتي من أيونات موجودة بالفعل في المحلول. أعد كتابة معادلة التفاعل لتشمل التركيز المولي المعروف (عدد المولات لكل لتر أو M) للأيون الموجود بالفعل في المحلول ، وبالتالي استبدال قيمة x المستخدمة للأيون.
على سبيل المثال ، إذا تم إذابة يوديد الرصاص المركب في محلول يحتوي على 0.2 مولار من كلوريد الرصاص (PbCl2) ستكون المعادلة 7 ، 1 × 10–9 = (0 ، 2 م + س) (2 س)2. بعد ذلك ، نظرًا لأن 0.2 M تركيز أكثر تركيزًا من x ، يمكن إعادة كتابة المعادلة كـ 7.1 × 10–9 = (0 ، 2 مليون) (2x)2.
الخطوة 5. حل المعادلة
حل x لمعرفة مدى ذوبان المركب في الماء. نظرًا لأن ثابت الذوبان قد تم تحديده بالفعل ، فإن الإجابة هي من حيث عدد مولات المركب الذائب لكل لتر من الماء. قد تحتاج إلى آلة حاسبة لحساب الإجابة النهائية.
- الإجابة التالية هي للذوبان في الماء النقي ، بدون الأيونات الشائعة.
- 7, 1×10–9 = (س) (2 س)2
- 7, 1×10–9 = (x) (4x2)
- 7, 1×10–9 = 4x3
- (7, 1×10–9) 4 = س3
- س = ((7 ، 1 × 10–9) ÷ 4)
- س = 1 ، 2 × 10-3 سوف تذوب الشامات لكل لتر. هذه الكمية صغيرة جدًا لدرجة أنها غير قابلة للذوبان في الماء بشكل أساسي.
