úvod
Látky, ktoré nazývame nerozpustné, sa v skutočnosti trochu rozpúšťajú. Ako vzniká zrazenina, poznáme z lekcie Zrážacie a komplexotvorné reakcie. Teraz to vyjadríme číslom a budeme vedieť predpovedať, kedy sa zrazenina objaví.
teória
Rovnováha nad zrazeninou
Keď nasypeme chlorid strieborný do vody, malá časť sa rozpustí a rozpadne na ióny. Po chvíli sa ustáli rovnováha
AgCl(s) ⇌ Ag⁺(aq) + Cl⁻(aq)
Roztok je nasýtený: ióny z kryštálu odchádzajú a rovnako rýchlo sa doň vracajú. Rovnovážnu konštantu tejto rovnováhy nazývame súčin rozpustnosti:
Kₛ = [Ag⁺] · [Cl⁻] = 1,8 · 10⁻¹⁰ (pri 25 °C)
Tuhá látka do výrazu nepatrí. Pri soliach s viacerými rovnakými iónmi sa koncentrácia umocňuje, napríklad pre PbI₂ je Kₛ = [Pb²⁺] · [I⁻]².
| Látka | Kₛ pri 25 °C |
|---|---|
| CaSO₄ (sadra) | 4,9 · 10⁻⁵ |
| CaCO₃ (vápenec) | 3,4 · 10⁻⁹ |
| CaC₂O₄ | 2,3 · 10⁻⁹ |
| AgCl | 1,8 · 10⁻¹⁰ |
| BaSO₄ | 1,1 · 10⁻¹⁰ |
| AgBr | 5,0 · 10⁻¹³ |
teória
Vznikne zrazenina?
Súčin koncentrácií iónov v ľubovoľnom roztoku označíme Q. Porovnáme ho so Kₛ:
- Q < Kₛ: roztok nie je nasýtený, zrazenina nevznikne, prípadná zrazenina by sa rozpúšťala.
- Q = Kₛ: roztok je práve nasýtený.
- Q > Kₛ: roztok je presýtený, vylúči sa zrazenina.
Pri zmiešaní dvoch roztokov nezabudni, že sa ich objemy sčítajú a koncentrácie sa zriedia.
vyskúšaj si
Zrazí sa?
chlorid strieborný AgCl, Kₛ = 1,8·10⁻¹⁰. Zmiešame rovnaké objemy roztoku s Ag⁺ a roztoku s Cl⁻. Najprv tipni, či vznikne zrazenina.
0 / 0Čo je súčin rozpustnosti?
0 / 0Zapamätaj si: aj „nerozpustná“ látka sa trochu rozpúšťa. Koľko jej iónov môže byť v roztoku, udáva súčin rozpustnosti Kₛ. Keď súčin koncentrácií iónov Kₛ prekročí, vznikne zrazenina. Keď do roztoku pridáme rovnaký ión, aký je v zrazenine, rozpustnosť ešte klesne.
Rozpustnosť zo súčinu rozpustnosti
Rozpustnosť s (mol/l) vypočítame tak, že koncentrácie iónov vyjadríme cez s:
- AgCl: [Ag⁺] = [Cl⁻] = s, Kₛ = s², teda s = √Kₛ. Pre AgCl s = 1,34 · 10⁻⁵ mol/l, v litri vody sa rozpustí asi 1,9 mg.
- PbI₂: [Pb²⁺] = s, [I⁻] = 2s, Kₛ = s · (2s)² = 4s³, teda s = ∛(Kₛ : 4).
Preto rozpustnosti solí s rôznym typom vzorca nemožno porovnať len podľa Kₛ.
Efekt spoločného iónu
Keď do roztoku nad AgCl pridáme chlorid sodný, koncentrácia Cl⁻ stúpne a rovnováha sa posunie k zrazenine. V roztoku s [Cl⁻] = 0,01 mol/l je rozpustnosť AgCl len
s = Kₛ : [Cl⁻] = 1,8 · 10⁻¹⁰ : 0,01 = 1,8 · 10⁻⁸ mol/l
teda asi 700-krát menšia ako v čistej vode. Preto sa pri vážkovej analýze zráža v nadbytku činidla, ako ukazuje lekcia Vážková analýza.
Rozpúšťanie zrazenín
Zrazeninu rozpustíme tak, že niektorý z jej iónov z roztoku odoberieme: kyselina rozpustí uhličitany, lebo z CO₃²⁻ vznikne CO₂, amoniak rozpustí AgCl, lebo s Ag⁺ vytvorí komplex. Tak funguje aj odstraňovanie vodného kameňa octom.
rozšírenie Zuby a fluór
Zubná sklovina je z hydroxyapatitu Ca₅(PO₄)₃OH. Kyseliny z cukrov, ktoré rozkladajú baktérie v ústach, odoberajú ióny OH⁻ a fosforečnany, a sklovina sa rozpúšťa. Fluór zo zubnej pasty nahradí skupinu OH⁻ a vznikne fluorapatit, ktorý má ešte menší súčin rozpustnosti a kyselinám odoláva lepšie.
teória
Časté chyby
- „Nerozpustná látka sa nerozpúšťa vôbec.“ Rozpúšťa sa veľmi málo, Kₛ udáva koľko.
- „Po zmiešaní platia pôvodné koncentrácie.“ Zmiešaním sa roztoky zriedia.
- „Menší Kₛ znamená vždy menšiu rozpustnosť.“ Len pri soliach rovnakého typu vzorca.
- „Do Kₛ patrí aj koncentrácia tuhej látky.“ Tuhá látka sa do výrazu nepíše.
Ako rozpustené častice menia teplotu varu a tuhnutia, ukáže lekcia Koligatívne vlastnosti a osmóza. Najprv sa však pozrieme na rovnováhy medzi skupenstvami v lekcii Fázové rovnováhy a fázový diagram.