1. No category

Suolaliuokset ja pH I
Liukoisuustulo ja ionitulo sekä
niiden matematiikkaa
Suolan rakenne ja liukoisuus
•  Ionisidos on vastakkaismerkkisten ionien
välinen sidos
•  Ionihilassa kukin ioni pyrkii olemaan
vastakkaismerkkisten ionien ympäröimä
•  Liuetessaan ionit erkaantuvat hilasta
•  Vesi muodostaa dipoli-ionisidoksin
hydrataatiovaipan ionien ympärille
–  Samalla veden kiehumispiste ja sulamispiste
laskevat
–  Ioni-dipolisidokset
h"p://www.youtube.com/watch?v=EBfGcTAJF4o Termejä
•  Hydraatio
–  Veden lisäys
•  Hydratoituminen
–  Liukeneminen veteen
•  Hydrataatio
–  Sementin kovettuessa mineraalien ja veden välillä
tapahtuva reaktio
•  Hygroskooppinen aine
–  Ilman kosteutta (=vesimolekyylejä) sitova aine, esim.
hiukset
Suolojen eriarvoisuus ja
liukoisuus
l 
l 
l 
l 
Yksiarvoisten ionien vetovoima vastakkaisiin
varauksiin on yleensä kaksiarvoisia pienempi
à yksiarvoiset usein liukoisempia
Myös ionin koko vaikuttaa vetovoimaan
Lähes kaikki Na+ ,K +, NH+4 suolat ovat
runsasliukoisia, samoin kuin nitraatit (NO3-) ja
fluorideja lukuunottamatta useimmat
halogenidit.
Niukkaliukoista suolaa liukenee alle 10 mmol
litraan vettä
Liukoisuuteen vaikuttavia tekijöitä
•  Ionien koko ja
moniarvoisuus
–  pienet ja “pippuriset”
liukenevat huonosti
suoloistaan
•  Lämpötila
–  ionien lämpöliikkeellä
on merkitystä
–  Reaktion ekso/
endotermisyys ja Le
Chatelierin periaate
•  Liuoksen happamuus
–  emäksiset suolat
liukenevat happamassa
•  Paine kaasuilla
Lähde: en.wikipedia.org Yhteisen ionin vaikutus
•  Usein käsitellään tilannetta, jossa liuoksessa
on jo ioneja läsnä.
•  Jos liuoksessa olevat ionit ovat suolan
komponentteja useimmiten liukoisuus
laskee.
•  Tulee ottaa huomioon laskutoimituksissa:
toisella tai molemmilla suolan
komponenteilla on tietty alkukonsentraatio
Liukeneminen ja saostuminen
•  Kylläinen liuos: jos ainetta lisätään,
se ei enää liukene
–  Dynaaminen heterogeeninen
tasapainotila = suolaa liukenee ja
saostuu koko ajan yhtä paljon
•  Liukoisuus voidaan ilmoittaa
liuenneen ainemäärän tai massan
mukaan
•  S = liukoisuus
Liukoisuustulo Ks
•  Kertoo ionien tasapainokonsentraatiot
kylläisessä liuoksessa
–  Kertoo konsentraatioiden TULON, ei yksittäisen
ionin konsentraatiota vrt. liukoisuus
•  Pätee vain niukkaliukoisilla (alle 10mmol/l)
•  Liukenemisreaktion tasapainovakio
AaBb ⇌ aAm+ + bBn-
Ks= [Am+]a[Bn-]b
Ionitulo Q
•  Lasketaan samalla kaavalla kuin Ks
–  tasapainokonsentraatioiden sijaan käytetään
hetkellisiä konsentraatioita
•  Laskemalla saadaan vastaus kysymykseen:
Saostuuko suola vai ei?
Q > Ks
•  Jos ionitulo ylittää liukoisuustulon, osa ioneista
saostuu suolaksi, kunnes Q= Ks
•  Jos Q< Ks , suolaa ei saostu
•  Jos Q= Ks , liuos on tasapainossa
Esimerkki
YOK2006
”15 millilitraan 0,0010 M hopeanitraattiliuosta lisättiin
15 ml 0,0010 M natriumkloridiliuosta.
a) Osoita, että astiaan saostuu hopeakloridia. (2 p.)
b) Laske hopeaionin konsentraatio liuoksessa, kun
tasapaino on asettunut. (4 p.) Hopeakloridin
liukoisuustulo on KL(AgCl) = 1,8 · 10–10 (mol/l)2.”
Vastaus a
•  a) Lasketaan sekoituksessa syntyvät c(AgNO3) ja
c(NaCl)3:
c(AgNO3) = n(AgNO3) : V = 15 ml · 0,0010 mol/l : 30
ml = 0,00050 mol/l
Vastaavasti c(NaCl) = 0,00050 mol/l
c(AgNO3) · c(NaCl) = (0,00050 mol/l )2 = 2,5 · 10 –7
(mol/l)2
c(AgNO3) · c(NaCl) > KL (AgCl) =1,8 · 10 –10 (mol/l)2.
Astiaan saostuu siis hopeakloridia.
Vastaus b
•  b) Tasapainon asetuttua astiassa on kylläinen AgClliuos, jossa c(Ag+) = c(Cl–) .
Koska ioneja on 1 : 1 alkuaan ja saostuminenkin
tapahtuu samassa suhteessa (perustelu tärkeä).
Liukoisuustulon perusteella saadaan
KL (AgCl) = c(Ag+) · c(Cl–)
c(Ag+) = KL 0,5(AgCl)
( 1,8 · 10 –10)0,5 (mol/l)2 · 0,5= 1,3 · 10 –5 mol/l.
c(Ag+) = 1,3 · 10 –5 mol/l
Liukoisuuden laskeminen
•  Kun tiedetään liukoisuustulo ja liukeneminen
tapahtuu veteen, jossa ei ole kumpaakaan
suolan komponenttia, voidaan siitä laskea
suoraan liukoisuus
•  Mikä on hopeakloridin liukoisuus (mol/l)
puhtaaseen veteen,
kun Ks(AgCl)= 1,0*10-10mol2/l2?
Esimerkki
“Lyijy(II)kloridia (PbCl2) liukenee 3,56*10-3 mol
0,100 litraan vettä. Liuos on kylläinen. Mikä on
lyijykloridin liukoisuustulo?”
Esimerkki
”Kuinka paljon hopeakloridia (µg) liukenee 1,0 l
0,10 M NaCl-liuokseen? Entä hopeanitraattia?”
•  Ks(AgCl)= 1,8*10-10mol2/l2
Vastaus
• 
• 
• 
• 
• 
x
x+0,10
Ks=[Ag+][Cl-]=x(x+0,10)=1,8*10-10
x=1,8*10-9
m(AgCl)=xM=2,57976*10-7 g
Hopeakloridia 0,26 mikrogrammaa.
Hopeanitraattia
x
0,10
•  Ks=[Ag+][Cl-]=0,10x= 1,8*10-10
•  x= 1,8*10-9
m(AgNO3)=xM(AgNO3)=3,05784*10-7g
Hopeanitraattia liukenee 0,31 mikrogrammaa.
Ylikylläinen liuos
•  Joskus liukenemistapahtumassa häiriö, jonka
takia suolaa on liuennut enemmän kuin Ks
sallii
•  Tälläinen tila purkautuu herkästi
–  Ravistelu
–  Kiteen lisääminen: kiteytyminen tarvitsee
aloituspinnan (yleensä astian pinta on
epätasainen)