الأسبوع 14 · الباب الثالث (٥): تركيز أيوني الهيدرونيوم والهيدروكسيل للأحماض والقواعد الضعيفة وتأين الماء وحاصل الضرب الأيوني Kw وpH وpOH والذوبانية وحاصل الإذابة Ksp (أثقل أسبوع: ثلاثة دروس حسابية) · 3 دروس
3
الذوبانية وحاصل الإذابة
Chemistry Sec 3 Term 1, Chapter 3: pp. 71–77
الهدفبيّن ما المحلول المشبع، واكتب Ksp لملح قليل الذوبان، وحوّل بين الذوبانية وKsp.
كلمات جديدة
محلول مشبع · محلول يحمل أكبر كمية من المذاب يستطيعها عند درجة حرارة معينة، في اتزان مع المادة الصلبة غير المذابةالذوبانية s · تركيز المحلول المشبع بوحدة mol/L (واضرب في الكتلة المولية للحصول على g/L)حاصل الإذابة Ksp · حاصل ضرب تراكيز الأيونات، كلٌّ مرفوع إلى معامله، في محلول مشبع
الشرح
عند درجة حرارة ثابتة لا تذوب المادة الصلبة إلا حتى حد معين. وعند هذا الحد يكون المحلول مشبعًا: يبقى بعض الصلب في القاع ويستمر الذوبان والتبلور بمعدلين متساويين، وهذا اتزان ديناميكي. والذوبانية s هي تركيز المحلول المشبع، بوحدة mol/L هنا؛ واضرب في الكتلة المولية للحصول على g/L. وتختلف الأملاح كثيرًا: فنترات البوتاسيوم شديدة الذوبان بينما PbBr₂ وCaF₂ قليلا الذوبان. وفي الملح القليل الذوبان يُطبَّق قانون فعل الكتلة على الذوبان، مثل CaF₂(s) ⇌ Ca²⁺ + 2F⁻، وتُستبعد المادة الصلبة فتكون Ksp = [Ca²⁺][F⁻]². وعمومًا Ksp هي حاصل ضرب تراكيز الأيونات، كلٌّ مرفوع إلى معامله في المعادلة. وKsp هو الاسم المعتمد لأن المادة الصلبة مستبعدة. وللملح AB يعطي s mol/L ما يلي: [A⁺] = [B⁻] = s فـ Ksp = s². وللملح AB₂ تكون [A²⁺] = s لكن [B⁻] = 2s فـ Ksp = s × (2s)² = 4s³. وانتبه لثلاثة أخطاء: الخلط بين mol/L وg/L، والعامل 2s، وظهور المادة الصلبة في Ksp.
من Ksp إلى s ثم إلى g/L. لـ CaF₂ بقيمة Ksp = 3.2 × 10⁻¹¹: 4s³ = 3.2 × 10⁻¹¹ فـ s³ = 8.0 × 10⁻¹² وs = 2.0 × 10⁻⁴ mol/L (لأن 2³ = 8 و(10⁻⁴)³ = 10⁻¹²). وبما أن Ca = 40 وF = 19 فإن M(CaF₂) = 40 + 2 × 19 = 78 g/mol، فتكون الذوبانية 2.0 × 10⁻⁴ × 78 = 0.0156 g/L. لا تخلط الوحدات: s بوحدة mol/L داخل Ksp، وg/L في النهاية فقط.
نشاط الفصل
كم من الملح يذوب، مع شخص بالغ. املأ كوبًا شفافًا بماء صنبور بارد. أضف ملح الطعام ملعقة صغيرة مستوية في كل مرة مع التحريك الجيد، وعُدّ الملاعق. وحين يبقى بعض الملح في القاع مهما طال التحريك يكون الماء مشبعًا: فالزيادة تبقى صلبة. لا تشربه. اكتب العدد وقل ما تظن أنه يحدث في القاع: ذوبان وتبلور بالسرعة نفسها. وملح الطعام أشد ذوبانًا بكثير من الأملاح قليلة الذوبان في هذا الدرس، فهو يبين فقط فكرة المحلول المشبع.
