Równowagi rozpuszczalności

Chlorek sodu jest uważany za rozpuszczalny, ponieważ duże jego ilości rozpuszczają się w wodzie, ale po dodaniu chlorku ołowiu do wody rozpuszcza się tylko niewielka ilość, podczas gdy reszta pozostaje nierozpuszczalna.

Nierozpuszczone ciało stałe współistnieje z jonami ołowiu i chlorku znajdującymi się w roztworze. Część stałego chlorku ołowiu nadal się rozpuszcza, podczas gdy niektóre jony w roztworze rekombinują, tworząc osad.

Gdy szybkość rozpuszczania jest równa szybkości wytrącania, ustala się równowagę rozpuszczalności.

Stałą równowagi można obliczyć na podstawie stężeń równowagowych jonów zgodnie z reakcją rozpuszczania - w której chlorek ołowiu dysocjuje na jeden jon ołowiu i dwa jony chlorkowe.

Tak więc stała równowagi jest określona przez stężenie molowe jonów ołowiu pomnożone przez kwadrat molowego stężenia jonów chlorkowych. Ponieważ stężenie stałego chlorku ołowiu pozostaje stałe, jest on wyłączony z obliczeń.

Ta stała równowagi nazywana jest iloczynem rozpuszczalności, oznaczanym przez K_sp. W temperaturze 25 °C K_sp chlorku ołowiu wynosi 1,17 × 10⁻⁵.

Wartość K_sp reprezentuje stopień, w jakim związek może się rozpuścić, tworząc nasycony roztwór wodny. W danej temperaturze K_sp związku jest stałe.

Rozpuszczalność związku w molach na litr, znana jako rozpuszczalność molowa, jest często używana do wyrażenia stężenia rozpuszczonego ciała stałego w nasyconym roztworze. Rozpuszczalność związku może się różnić w zależności od czynników, takich jak pH roztworu i obecność innych jonów.

Rozpuszczalność molową związku, x, można obliczyć na podstawie jego K_sp za pomocą tabeli ICE.

Początkowe stężenia jonów ołowiu i jonów chlorkowych w roztworze wynoszą zero.

W stanie równowagi stężenie molowe jonów ołowiu jest reprezentowane przez x, podczas gdy stężenie jonów chlorkowych wynosi 2x.

Podstawiając do wyrażenia równowagi, iloczyn rozpuszczalności chlorku ołowiu jest równy x razy 2x², co równasię 4 x³.

Ponieważ K_sp dla chlorku ołowiu wynosi 1,17 × 10⁻⁵, x jest rozpuszczone jako 1,43 × 10⁻² molowe.

W przypadku związków, które mają taką samą stechiometrię dysocjacji, takich jak chlorek ołowiu i fluorek wapnia, gdzie 1 mol każdego związku wytwarza 3 mole rozpuszczonych jonów, odpowiednie wartości K_sp można bezpośrednio wykorzystać do porównania ich względnych rozpuszczalności.