هل تتعلم الكيمياء ولكنك لا تفهم تمامًا ثابت منتج الذوبان أو تريد معرفة المزيد عنه؟ لست متأكدًا من كيفية حساب الذوبان المولي من $K_s_p$؟ يعد ثابت الذوبان، أو $K_s_p$، جزءًا مهمًا من الكيمياء، خاصة عند التعامل مع معادلات الذوبان أو تحليل ذوبان المواد المذابة المختلفة. عندما يكون لديك فهم قوي لـ $K_s_p$، تصبح الإجابة على هذه الأسئلة أسهل بكثير!
في دليل الكيمياء $K_s_p$ هذا، سنشرح تعريف الكيمياء $K_s_p$ وكيفية حله (مع الأمثلة)، وما هي العوامل التي تؤثر عليه، وسبب أهميته. في أسفل هذا الدليل، لدينا أيضًا جدول يحتوي على قيم $K_s_p$ لقائمة طويلة من المواد لتسهيل العثور على قيم ثابت الذوبان.
ما هو $K_s_p$؟
يُعرف $K_s_p$ بثابت الذوبان أو منتج الذوبان. إنه ثابت التوازن المستخدم في المعادلات عندما تذوب مادة صلبة في محلول سائل/مائي. للتذكير، تعتبر المادة المذابة (ما يتم إذابته) قابلة للذوبان إذا كان من الممكن إذابة أكثر من 1 جرام منها بالكامل في 100 مل من الماء.
يتم استخدام $K_s_p$ للمواد المذابة فقط قابل للذوبان قليلاً ولا يذوب تماماً في المحلول. (المذاب هو لا يتحلل في الماء إذا لم يذوب أي شيء أو لا شيء تقريبًا منه في المحلول.) يمثل $K_s_p$ مقدار المذاب الذي سيذوب في المحلول.
تختلف قيمة $K_s_p$ حسب المذاب. كلما كانت المادة أكثر قابلية للذوبان، زادت قيمتها الكيميائية $K_s_p$. وما هي وحدات $K_s_p$؟ في الواقع، ليس لديها وحدة! لا تحتوي قيمة $K_s_p$ على أي وحدات لأنيختلف التركيز المولي للمواد المتفاعلة والمنتجات لكل معادلة. وهذا يعني أن وحدة $K_s_p$ ستكون مختلفة لكل مشكلة وسيكون من الصعب حلها، لذا من أجل جعل الأمر أكثر بساطة، يقوم الكيميائيون عمومًا بإسقاط وحدات $K_s_p$ تمامًا. كم هو لطيف منهم!
كيف يمكنك حساب $K_s_p$؟
في هذا القسم، نشرح كيفية كتابة تعبيرات الكيمياء $K_s_p$ وكيفية حل قيمة $K_s_p$. بالنسبة لمعظم دروس الكيمياء، نادرًا ما تحتاج إلى إيجاد قيمة $K_s_p$؛ في أغلب الأحيان ستكتب التعبيرات أو تستخدم قيم $K_s_p$ لحلها الذوبان (والذي نشرح كيفية القيام به في قسم لماذا يعد $K_s_p$ مهمًا).
كتابة تعبيرات $K_s_p$
يوجد أدناه معادلة منتج الذوبان والتي تتبعها أربع مسائل كيميائية $K_s_p$ حتى تتمكن من معرفة كيفية كتابة تعبيرات $K_s_p$.
للتفاعل $A_aB_b$(s) ⇌ $aA^b^{+}$(aq) + $bB^a^{-}$ (aq)
تعبير الذوبان هو $K_s_p$= $[A^b^{+}]^a$ $[B^a^{-}]^b$
تُعرف المعادلة الأولى بمعادلة التفكك، والثانية هي التعبير $K_s_p$ المتوازن.
لهذه المعادلات:
- أ و ب تمثل الأيونات والمواد الصلبة المختلفة. ويشار إليها أيضًا في هذه المعادلات باسم 'المنتجات'.
- أ و ب تمثل المعاملات المستخدمة لموازنة المعادلة
- (aq) و(s) يشيران إلى الحالة التي يكون فيها المنتج (مائي أو صلب، على التوالي)
- بين قوسين لتقف على التركيز المولي. لذلك يمثل [AgCl] التركيز المولي لـ AgCl.
لكي تكتب تعبيرات $K_s_p$ بشكل صحيح، يجب أن تكون لديك معرفة جيدة بالأسماء الكيميائية والأيونات متعددة الذرات والشحنات المرتبطة بكل أيون. أيضًا، الشيء الأساسي الذي يجب أن تكون على دراية به في هذه المعادلات هو أن كل تركيز (ممثل بين قوسين مربعين) يتم رفعه إلى قوة معامله في التعبير $K_s_p$ المتوازن.
دعونا نلقي نظرة على بعض الأمثلة.
مثال 1
$PbBr_2$(s) ⇌ $Pb^2^{+}$ (aq) + Br^{¯}$ (aq)
مقارنة في جافا
$K_s_p$= $[Pb^2^{+}]$ $[Br¯]^2$
في هذه المشكلة، لا تنس تربيع Br في المعادلة $K_s_p$. يمكنك القيام بذلك بسبب المعامل 2 في معادلة التفكك.
مثال 2
CuS(s) ⇌ $Cu^{+}$ (aq) + S¯(aq)
$K_s_p$= [$Cu^{+}$] [S¯]
مثال 3
$Ag_2CrO_4$ (ق) ⇌ 2$Ag^{+}$ (aq) + $CrO_4^2^{-}$ (aq)
$K_s_p$= $[Ag^{+}]^2$ [$CrO_4^2$]
مثال 4
$Cu_3$ $(PO_4)^2$ (s) ⇌ Cu^2^{+}$ (aq) + PO_4^3^{¯}$ (aq)
$K_s_p$ = $[Cu^2^{+}]^3$ [$PO_4^3^¯$]$^2$
حل $K_s_p$ مع الذوبان
من أجل حساب قيمة $K_s_p$، يجب أن يكون لديك قيم الذوبان المولي أو أن تكون قادرًا على العثور عليها.
سؤال: حدد $K_s_p$ لـ AgBr (بروميد الفضة)، علمًا أن ذوبانه المولي هو 5.71 × ^{¯}^7$ مول لكل لتر.
أولًا، علينا كتابة المعادلتين.
AgBr(s) ⇌ $Ag^{+}$ (aq) + $Br^{¯}$ (aq)
$K_s_p$ = [$Ag^{+}$] [$Br^{¯}$]
الآن، بما أننا في هذه المشكلة نحل قيمة فعلية $K_s_p$، فإننا نعوض بقيم الذوبان المعطاة لنا:
يلقي سلسلة إلى كثافة العمليات
$K_s_p$ = (5.71 × ^{¯}^7$) (5.71 × ^{¯}^7$) = 3.26 × ^{¯}^13$
قيمة $K_s_p$ هي 3.26 × ^{¯}^13$
ما هي العوامل التي تؤثر على $K_s_p$؟
نناقش في هذا القسم العوامل الرئيسية التي تؤثر على قيمة ثابت الذوبان.
درجة حرارة
تصبح معظم المواد المذابة أكثر قابلية للذوبان في السائل مع زيادة درجة الحرارة. إذا كنت تريد إثباتًا، فانظر إلى مدى جودة خلط القهوة سريعة التحضير في كوب من الماء البارد مقارنة بكوب من الماء الساخن. تؤثر درجة الحرارة على ذوبان كل من المواد الصلبة والغازات ولكن لم يتم العثور على أن لها تأثيرًا محددًا على قابلية ذوبان السوائل.
ضغط
يمكن أن يؤثر الضغط أيضًا على قابلية الذوبان، ولكن فقط بالنسبة للغازات الموجودة في السوائل. ينص قانون هنري على أن ذوبان الغاز يتناسب طرديا مع الضغط الجزئي للغاز.
قانون هنري مكتوب هكذا ص = كيه سي ، أين
- ص هو الضغط الجزئي للغاز فوق السائل
- ك هو قانون هنري ثابت
- ج هو تركيز الغاز في السائل
يوضح قانون هنري أنه مع انخفاض الضغط الجزئي، ينخفض أيضًا تركيز الغاز في السائل، مما يؤدي بدوره إلى انخفاض قابلية الذوبان. لذا فإن الضغط الأقل يؤدي إلى ذوبان أقل، والمزيد من الضغط يؤدي إلى المزيد من الذوبان.
يمكنك أن ترى قانون هنري عمليًا إذا فتحت علبة من الصودا. عندما تكون العلبة مغلقة، يكون الغاز تحت ضغط أكبر، ويتكون هناك الكثير من الفقاعات لأن الكثير من الغاز يذوب. عندما تفتح العلبة، ينخفض الضغط، وإذا تركت الصودا لفترة كافية، فسوف تختفي الفقاعات في النهاية لأن قابلية الذوبان انخفضت ولم تعد تذوب في السائل (لقد خرجت الفقاعات من المشروب). .
الحجم الجزيئي
وبشكل عام، تكون المواد المذابة التي تحتوي على جزيئات أصغر أكثر قابلية للذوبان من تلك التي تحتوي على جزيئات. من الأسهل على المذيب أن يحيط بالجزيئات الصغيرة، لذلك يمكن إذابة هذه الجزيئات بشكل أسرع من الجزيئات الأكبر.
لماذا يعد $K_s_p$ مهمًا؟
لماذا يهم ثابت الذوبان؟ فيما يلي ثلاث مرات رئيسية ستحتاج فيها إلى استخدام كيمياء $K_s_p$.
للعثور على ذوبان المواد المذابة
هل تتساءل عن كيفية حساب الذوبان المولي من $K_s_p$؟ تتيح لك معرفة قيمة $K_s_p$ إيجاد قابلية ذوبان المواد المذابة المختلفة. هنا مثال: قيمة $K_s_p$ لـ $Ag_2SO_4$، كبريتات الفضة، هي 1.4×^{–}^5$. تحديد الذوبان المولي.
أولاً، نحتاج إلى كتابة معادلة التفكك: $K_s_p$=$ [Ag^{+}]^2$ $[SO_4^2]$
بعد ذلك، نقوم بإدخال القيمة $K_s_p$ لإنشاء تعبير جبري.
1.4×^{–}^5$= $(2x)^2$ $(x)$
1.4×^{–}^5$= x^3$
خوارزمية للبحث الثنائي
$x$=[$SO_4^2$]=1.5x^{-}^2$ م
x$= [$Ag^{+}$]=3.0x^{-}^2$ م
للتنبؤ بما إذا كان الراسب سيتشكل في التفاعلات
عندما نعرف قيمة $K_s_p$ للمادة المذابة، يمكننا معرفة ما إذا كان سيتم الحصول على راسب إذا تم خلط محلول من أيوناته. فيما يلي القاعدتان اللتان تحددان تكوين الراسب.
- المنتج الأيوني> $K_s_p$ ثم سيحدث هطول الأمطار
- منتج أيوني<$K_s_p$ then precipitation will not occur
لفهم تأثير الأيون المشترك
يعد $K_s_p$ أيضًا جزءًا مهمًا من تأثير الأيونات الشائعة. ينص تأثير الأيون المشترك على أنه عند خلط محلولين يشتركان في أيون مشترك، فإن المذاب ذو القيمة الأصغر $K_s_p$ سوف يترسب أولاً.
على سبيل المثال، لنفترض أن BiOCl وCuCl يتم إضافتهما إلى المحلول. كلاهما يحتوي على أيونات $Cl^{-}$. قيمة $K_s_p$ الخاصة بـ BiOCl هي 1.8×^{–}^31$ وقيمة $K_s_p$ الخاصة بـ CuCl هي 1.2×^{–}^6$. يحتوي BiOCl على قيمة $K_s_p$ الأصغر، لذلك سوف يترسب قبل CuCl.
جدول ثابت منتج الذوبان
يوجد أدناه مخطط يوضح قيم $K_s_p$ للعديد من المواد الشائعة. تكون قيم $K_s_p$ مخصصة عندما تكون درجة حرارة المواد حوالي 25 درجة مئوية، وهو أمر قياسي. نظرًا لأن قيم $K_s_p$ صغيرة جدًا، فقد تكون هناك اختلافات طفيفة في قيمها اعتمادًا على المصدر الذي تستخدمه. البيانات الواردة في هذا المخطط تأتي من جامعة رود آيلاند قسم الكيمياء .
| مادة | معادلة | قيمة $K_s_p$ |
| هيدروكسيد الألومنيوم | $ آل (أوه) _3 $ | 1.3×10$^{–}^33$ |
| فوسفات الألومنيوم | $AlPO_4$ | 6.3×10$^{–}^19$ |
| كربونات الباريوم | $باكو_3$ | 5.1×^{–}^9$ |
| كرومات الباريوم | $BaCrO_4$ | 1.2×^{–}^10$ |
| فلوريد الباريوم | $BaF_2$ | 1.0×^{–}^6$ |
| هيدروكسيد الباريوم | $ با (أوه) _2 $ | 5×^{–}^3$ |
| كبريتات الباريوم | $باسو_4$ | 1.1×^{–}^10$ |
| كبريتيت الباريوم | $باسو_3$ | 8×^{–}^7$ |
| ثيوكبريتات الباريوم | $BaS_2O_3$ | 1.6×^{–}^6$ |
| كلوريد البسموثيل | $BiOC$ | 1.8×10$^{–}^31$ |
| هيدروكسيد البسموثيل | $بيوه$ | 4×^{–}^10$ |
| كربونات الكادميوم | $CdCO_3$ | 5.2×^{–}^12$ |
| هيدروكسيد الكادميوم | $ سد (أوه) _2 $ | 2.5×10$^{–}^14$ |
| أكسالات الكادميوم | $CdC_2O_4$ | 1.5×10$^{–}^8$ |
| كبريتيد الكادميوم | $ سي دي إس $ | 8×^{–}^28$ |
| كربونات الكالسيوم | $CaCO_3$ | 2.8×10$^{–}^9$ |
| كرومات الكالسيوم | $CaCrO_4$ | 7.1×^{–}^4$ |
| فلوريد الكالسيوم | $CaF_2$ | 5.3×10$^{–}^9$ |
| فوسفات هيدروجين الكالسيوم | $CaHPO_4$ | 1×^{–}^7$ |
| هيدروكسيد الكالسيوم | $Ca(OH)_2$ | 5.5×10$^{–}^6$ |
| أكسالات الكالسيوم | $CaC_2O_4$ | 2.7×^{–}^9$ |
| فوسفات الكالسيوم | $Ca_3(PO_4)_2$ | 2.0×^{–}^29$ |
| كبريتات الكالسيوم | $CaSO_4$ | 9.1×^{–}^6$ |
| كبريتيت الكالسيوم | $CaSO_3$ | 6.8×10$^{–}^8$ |
| هيدروكسيد الكروم (II). | $Cr(OH)_2$ | 2×^{–}^16$ |
| هيدروكسيد الكروم (III). | $Cr(OH)_3$ | 6.3×10$^{–}^31$ |
| كربونات الكوبالت (II). | $كوكو_3$ | 1.4×^{–}^13$ |
| هيدروكسيد الكوبالت (II). | $Co(OH)_2$ | 1.6×10$^{–}^15$ |
| هيدروكسيد الكوبالت (III). | $Co(OH)_3$ | 1.6×^{–}^44$ |
| كبريتيد الكوبالت (II). | $CoS$ | 4×^{–}^21$ |
| كلوريد النحاس (I). | $كوكل$ | 1.2×^{–}^6$ |
| النحاس (I) السيانيد | $CuCN$ | 3.2×10$^{–}^20$ |
| يوديد النحاس (I). | $CuI$ | 1.1×^{–}^12$ |
| زرنيخات النحاس (II). | $Cu_3(AsO_4)_2$ | 7.6×10$^{–}^36$ |
| كربونات النحاس (II). | $CuCO_3$ | 1.4×^{–}^10$ |
| كرومات النحاس (II). | $CuCrO_4$ | 3.6×^{–}^6$ |
| فيروسيانيد النحاس (II). | $Cu[Fe(CN)_6]$ | 1.3×^{–}^16$ |
| هيدروكسيد النحاس (II). | $Cu(OH)_2$ | 2.2×10$^{–}^20$ |
| كبريتيد النحاس (II). | $CuS$ | 6×^{–}^37$ |
| كربونات الحديد (II). | $FeCO_3$ | 3.2×^{–}^11$ |
| هيدروكسيد الحديد (II). | $Fe(OH)_2$ | 8.0^{–}^16$ |
| كبريتيد الحديد (II). | $FeS$ | 6×^{–}^19$ |
| زرنيخات الحديد (III). | $FeAsO_4$ | 5.7×^{–}^21$ |
| الحديد (III) فيروسيانيد | $Fe_4[Fe(CN)_6]_3$ | 3.3×^{–}^41$ |
| هيدروكسيد الحديد (III). | $الحديد(OH)_3$ | 4×10$^{–}^38$ |
| فوسفات الحديد (III). | $FePO_4$ | 1.3×^{–}^22$ |
| زرنيخات الرصاص (II). | $Pb_3(AsO_4)_2$ | 4×^{–}^6$ |
| الرصاص (II) أزيد | $الرصاص(N_3)_2$ | 2.5×10$^{–}^9$ |
| بروميد الرصاص (II). | $PbBr_2$ | 4.0×^{–}^5$ |
| كربونات الرصاص (II). | $PbCO_3$ | 7.4×^{–}^14$ |
| كلوريد الرصاص (II). | $PbCl_2$ | 1.6×10$^{–}^5$ |
| كرومات الرصاص (II). | $PbCrO_4$ | 2.8×10$^{–}^13$ |
| فلوريد الرصاص (II). | $PbF_2$ | 2.7×^{–}^8$ |
| هيدروكسيد الرصاص (II). | $Pb(OH)_2$ | 1.2×^{–}^15$ |
| يوديد الرصاص (II). | $PbI_2$ | 7.1×^{–}^9$ |
| كبريتات الرصاص (II). | $PbSO_4$ | 1.6×^{–}^8$ |
| كبريتيد الرصاص (II). | $PbS$ | 3×^{–}^28$ |
| كربونات الليثيوم | $Li_2CO_3$ | 2.5×10$^{–}^2$ |
| فلوريد الليثيوم | $ليف $ | 3.8×10$^{–}^3$ |
| فوسفات الليثيوم | $Li_3PO_4$ | 3.2×10$^{–}^9$ |
| فوسفات الأمونيوم المغنيسيوم | $MgNH_4PO_4$ | 2.5×10$^{–}^13$ |
| زرنيخات المغنيسيوم | $Mg_3(AsO_4)_2$ | 2×^{–}^20$ |
| كربونات المغنيسيوم | $MgCO_3$ | 3.5×10$^{–}^8$ |
| فلوريد المغنيسيوم | $MgF_2$ | 3.7×^{–}^8$ |
| هيدروكسيد المغنيسيوم | $ ملغ (أوه) _2 $ | 1.8×^{–}^11$ |
| أكسالات المغنيسيوم | $MgC_2O_4$ | 8.5×10$^{–}^5$ |
| فوسفات المغنيسيوم | $Mg_3(PO_4)_2$ | 1×10$^{–}^25$ |
| كربونات المنغنيز (II). | $MnCO_3$ | 1.8×^{–}^11$ |
| هيدروكسيد المنغنيز (II). | $ مليون (أوه) _2 $ | 1.9×10$^{–}^13$ |
| كبريتيد المنغنيز (II). | $MnS$ | 3×^{–}^14$ |
| بروميد الزئبق (I). | $Hg_2Br_2$ | 5.6×^{–}^23$ |
| كلوريد الزئبق (I). | $Hg_2Cl_2$ | 1.3×^{–}^18$ |
| يوديد الزئبق (I). | $Hg_2I_2$ | 4.5×10$^{–}^29$ |
| كبريتيد الزئبق (II). | $ زئبق $ | 2×^{–}^53$ |
| كربونات النيكل (II). | $ نيكو_3$ | 6.6×^{–}^9$ |
| هيدروكسيد النيكل (II). | $ني(أوه)_2$ | 2.0×^{–}^15$ |
| كبريتيد النيكل (II). | $NiS$ | 3×10$^{–}^19$ |
| فلوريد سكانديوم | $ScF_3$ | 4.2×^{–}^18$ |
| هيدروكسيد سكانديوم | $Sc(OH)_3$ | 8.0×^{–}^31$ |
| خلات الفضة | $Ag_2CH_3O_2$ | 2.0×^{–}^3$ |
| زرنيخات الفضة | $Ag_3AsO_4$ | 1.0×^{–}^22$ |
| أزيد الفضة | $AgN_3$ | 2.8×10$^{–}^9$ |
| بروميد الفضة | $أجبر$ | 5.0×^{–}^13$ |
| كلوريد الفضة | $أجكل$ | 1.8×10$^{–}^10$ |
| كرومات الفضة | $Ag_2CrO_4$ | 1.1×^{–}^12$ |
| سيانيد الفضة | $AgCN$ | 1.2×^{–}^16$ |
| يود الفضة | $AgIO_3$ | 3.0×^{–}^8$ |
| يوديد الفضة | $أجي$ | 8.5×10$^{–}^17$ |
| نتريت الفضة | $AgNO_2$ | 6.0×^{–}^4$ |
| كبريتات الفضة | $Ag_2SO_4$ | 1.4×^{–}^5$ |
| كبريتيد الفضة | $At_2S$ | 6×^{–}^51$ |
| كبريتيت الفضة | $Ag_2SO_3$ | 1.5×10$^{–}^14$ |
| ثيوسيانات الفضة | $أجSCN$ | 1.0×^{–}^12$ |
| كربونات السترونتيوم | $SrCO_3$ | 1.1×^{–}^10$ |
| كرومات السترونتيوم | $SrCrO_4$ | 2.2×^{–}^5$ |
| فلوريد السترونتيوم | $SrF_2$ | 2.5×10$^{–}^9$ |
| كبريتات السترونتيوم | $SrSO_4$ | 3.2×^{–}^7$ |
| بروميد الثاليوم (I). | $TlBr$ | 3.4×^{–}^6$ |
| كلوريد الثاليوم (I). | $TlCl$ | 1.7×^{–}^4$ |
| يوديد الثاليوم (I). | $TlI$ | 6.5×10$^{–}^8$ |
| هيدروكسيد الثاليوم (III). | $Tl(OH)_3$ | 6.3×^{–}^46$ |
| هيدروكسيد القصدير (II). | $Sn(OH)_2$ | 1.4×^{–}^28$ |
| كبريتيد القصدير (II). | $سنس$ | 1×^{–}^26$ |
| كربونات الزنك | $ZnCO_3$ | 1.4×^{–}^11$ |
| هيدروكسيد الزنك | $Zn(OH)_2$ | 1.2×^{–}^17$ |
| أكسالات الزنك | $ZnC_2O_4$ | 2.7×^{–}^8$ |
| فوسفات الزنك | $Zn_3(PO_4)_2$ | 9.0×^{–}^33$ |
| كبريتيد الزنك | $ZnS$ | 2×10$^{–}^25$ |
الخلاصة: دليل الكيمياء $K_s_p$
ما هو $K_s_p$ في الكيمياء؟ يعد ثابت منتج الذوبان، أو $K_s_p$، جانبًا مهمًا في الكيمياء عند دراسة قابلية ذوبان المواد المذابة المختلفة. يمثل $K_s_p$ مقدار المذاب الذي سيذوب في المحلول، وكلما كانت المادة أكثر قابلية للذوبان، زادت القيمة الكيميائية $K_s_p$.
لحساب ثابت منتج الذوبان، ستحتاج أولًا إلى كتابة معادلة التفكك والتعبير $K_s_p$ المتوازن، ثم قم بالتعويض عن التركيزات المولية، إذا تم إعطاؤها لك.
يمكن أن يتأثر ثابت الذوبان بدرجة الحرارة والضغط والحجم الجزيئي، وهو مهم لتحديد القابلية للذوبان، والتنبؤ بما إذا كان الراسب سيتشكل، وفهم تأثير الأيون المشترك.
ماذا بعد؟
لا عزاء لك أنك انتهيت من تعلم ثابت الذوبان؟اغرق أحزانك في دليلنا الكامل لقواعد الذوبان الـ11 .
هل تبحث عن أدلة كيميائية أخرى؟تعلم كيفية موازنة المعادلات الكيميائية هنا، أو اقرأ هذه الأمثلة الستة للتغير الفيزيائي والكيميائي.
دراسة الكيمياء في المدرسة الثانوية؟لقد قمنا بتجميع العديد من أدلة الدراسة الرائعة لـ AP Chem، وIB Chemistry، وامتحان Chemistry Regents لولاية نيويورك.