Strącanie osadów

1. Nie wszystkie sole są dobrze rozpuszczalne

Kiedy wrzucimy związek jonowy do wody, na przykład prawilną cząsteczkę chlorku sodu, NaCl, to ulegnie ona rozpadowi na jony, a więc zajdzie dysocjacja, zgodnie z równaniem :

NaCl ⟶ Na+ + Cl

Kiedy jednak wrzucimy dość podobną sól, zamieniając tylko sód na srebro, to okazuje, się, że taki związek nie ulegnie już dysocjacji!

Porównanie rozpuszczalności i dysocjacji NaCl oraz AgCl.

Nie możemy zatem zapisać analogicznie reakcji : AgCl ⟶ Ag+ + Cl (źle) , ponieważ jedna strzałka sugeruje, że taki proces zachodziłby w stu procentach.

Istnieje całkiem sporo czynników, od których zależy czy dany związek będzie się dobrze rozpuszczał czy nie[1].

2. Strącanie osadów

Reakcja strącania osadów, to taka, w której tworzy się ciało stałe w wyniku zmieszania ze sobą dwóch cieczy. Skąd mamy wiedzieć czy w reakcji strąci się osad? Do tego służy nam tabela rozpuszczalności. Niektóre osady mają charakterystyczne barwy lub zachowanie wobec jakichś innych odczynników, co może pomóc nam w identyfikacji kationów lub anionów w roztworze, który analizujemy.

Jak pisać reakcje strącania osadów? Normalnie! To zwyczajna reakcja, czasami zapisuje się przy takim osadzie strzałkę ,,w dół” , aby zaznaczyć, że wytrąca się osad, aczkolwiek zgodnie z oficjalnymi, maturalnymi wymaganiami nie jest to obowiązkowe :

Maturalne, oficjalne kwestie.

Przykładowo jeśli do azotanu srebra dodamy chlorek sodu, to wytrąci się osad chlorku srebra :

➤ zapis cząsteczkowy (ze strzałką) : AgNO3 + NaCl ⟶ AgCl ↓ + NaNO3

➤ zapis cząsteczkowy (bez strzałki) : AgNO3 + NaCl ⟶ AgCl + NaNO3

➤ zapis jonowy : Ag+ Clー  ⟶ AgCl

3. Osad rozpuszcza się (dysocjuje), ale tylko troszkę

Jeśli w roztworze znajduje się nasz chlorek srebra, to w tym roztworze nad osadem znajdują się bardzo małe ilości jonów srebra oraz chloru. Oznacza to, że osady ulegają dysocjacji, rozpuszczając się przy tym, ale zachodzi to z bardzo słabiutką wydajnością, dlatego też powinniśmy zapisywać taki proces z dwoma strzałkami.

AgCl ⇄ Ag+ Clー  

Mówimy zatem, że roztwór nad osadem jest nasycony, ponieważ tyle co miało się rozpuścić chlorku srebra, tyle się rozpuściło i stężenia reagentów przestały się zmieniać. Zatem nie wydarzyło się nic innego, jak osiągnięcie stanu równowagi.

A każdy stan równowagi opisujemy przecież za pomocą stałej równowagi. Dokładnie tak samo było w niedawno poznanych słabych kwasach (np. HF) i słabych zasadach (np. NH3) , które też ulegały dysocjacji tylko w jakiejś tam części, osiągając stan równowagi, który z kolei opisywaliśmy za pomocą stałej kwasowej (Ka) oraz zasadowej (Kb) . Teraz również będziemy mieć stałą równowagi i ona też będzie zasługiwała na osobną nazwę – będzie to stała rozpuszczalności o symbolu Kso [2].

Musimy jednak uważać, ponieważ po lewej stronie równania reakcji znajduje się osad, a więc ciało stałe. A przecież ciał stałych nie uwzględniamy (nie zapisujemy) w wyrażeniu na stałą równowagi. Dlatego dla reakcji rozpuszczania AgCl :

\displaystyle AgCl \leftrightarrows Ag^{+} + Cl^{-} \ \ \ \ K_{so} = [Ag^{+}][Cl^{-}]

4. Stała rozpuszczalności

Poćwiczymy teraz zapisywanie wyrażeń na stałą równowagi rozpuszczania osadów, czyli stałą rozpuszczalności. Jako że po lewej stronie zawsze będzie osad, którego nie uwzględniamy w stałej, to wyrażenie to zawsze będzie mnożeniem, czyli iloczynem. Dlatego też możecie spotkać się z synonimem : iloczyn rozpuszczalności.

W tablicach maturalnych, też figuruje nazwa : iloczyny rozpuszczalności , jednak ja wolę żebyście mówili ,,stała rozpuszczalności” , ponieważ to przypomina Wam, że jest to nic innego jak stan równowagi, tylko związany z osadem. I że wszelkie obliczenia, będą tutaj analogicznie jak te, które już robiliśmy w stanie równowagi (tabelki itp).

Przeanalizujemy kilka przykładów w formie tabelki, w której zamieścimy reakcję strącania osadu, równowagę jego rozpuszczania oraz wyrażenie na stałą rozpuszczalności.

Związek
(osad)
Reakcja strącania osaduRównowaga rozpuszczania
osadu
Stała rozpuszczalności
BaCO3Ba2++ CO32ー⟶ BaCO3 BaCO3 ⇄ Ba2+ + CO32ー Kso = [Ba2+][CO32ー]
Ca(OH)2Ca2++ 2OH ⟶ Ca(OH)2 Ca(OH)2 ⇄ Ca2++ 2OH Kso = [Ca2+][OH]2
Fe(OH)3 Fe3++ 3OH ⟶ Fe(OH)3 Fe(OH)3 ⇄ Fe3++ 3OH Kso = [Fe3+][OH]3
Cu3(PO4)23Cu2++ 2PO4 3 ⟶ Cu3(PO4)2 Cu3(PO4)2 ⇄ 3Cu2++ 2PO4 3 Kso = [Cu2+]3[PO4 3]2

W tablicach są także podane wartości pKso . Doskonale już pamiętasz, że literka ,,p” oznacza ujemny logarytm i tutaj nie jest inaczej! Zawsze zatem przypomnijcie to sobie na pH, bo z tym macie najwięcej obycia.

pH = − log [H+]

Im większe pH, tym niższe stężenie jonów wodorowych. Im niższe pH tym wyższe stężenie jonów H+.

pKso = − log Kso

Im większe pKso , tym niższy iloczyn rozpuszczalności (osad jest gorzej rozpuszczalny). Im niższe pKso tym większy iloczyn rozpuszczalności (osad lepiej rozpuszczalny)

Co jest jednak niezwykle istotne, nie można porównywać rozpuszczalności osadów tylko na podstawie wartości stałych (iloczynu) rozpuszczalności. Wynika to z różnej stechiometrii danych osadów.

W następnej części zajmiemy się obliczeniami związanymi z rozpuszczalnością osadów, a także nauczymy się oceniać czy osad się strąci z roztworu.


[1] Rozpuszczalność substancji jest uwarunkowana wieloma czynnikami. Kilka wybranych to : rodzaj substancji, rozpuszczalnika, temperatura, ciśnienia czy wielkość kryształów.

[2] Stała rozpuszczalności ma także symbol Ks , a także niepoprawny symbol Ir , oznaczająca polski skrót Iloczynu rozpuszczalności. Jeśli by tak postępować, to powinniśmy zamienić sobie gęstość na symbol ,,g” , stężenie na ,,s” i tak dalej. Jest to zatem niepoprawne. Chyba, że aż tak bardzo chcemy się zamknąć na wpływy zachodniej kultury. Symbol Ks jest właśnie w najnowszych tablicach maturalnych :

Wycinek wartości stałych rozpuszczalności z tablic maturalnych

Leave a Reply

%d bloggers like this: