Mục lục bài họcĐang ở d07-b3
Solubility Equilibria and Ksp
Ksp is just an equilibrium constant
A "insoluble" salt in water is really a saturated solution at equilibrium:
$$\text{Ca}\text{F}_2(s)\rightleftharpoons\text{Ca}^{2+}(aq)+2\text{F}^-(aq),\qquad K_{sp}=[\text{Ca}^{2+}][\text{F}^-]^2$$The solid does not appear in the expression, because the concentration of a pure solid is constant.
Molar solubility and Ksp are not the same number
If $s$ is the molar solubility, then for $\text{CaF}_2$ we get $[\text{Ca}^{2+}]=s$ and $[\text{F}^-]=2s$, so
$$K_{sp}=(s)(2s)^2=4s^3$$The exponents and the coefficient come from the stoichiometry, which is why comparing $K_{sp}$ values across salts of different formula types is invalid.
Q versus Ksp predicts precipitation
- $Q>K_{sp}$ — supersaturated, a precipitate forms.
- $Q=K_{sp}$ — saturated, exactly at equilibrium.
- $Q \lt K_{sp}$ — unsaturated, no precipitate; more solid would dissolve.
Muối “không tan” thật ra là dung dịch bão hoà đang ở cân bằng:
$$\text{Ca}\text{F}_2(s)\rightleftharpoons\text{Ca}^{2+}(aq)+2\text{F}^-(aq),\qquad K_{sp}=[\text{Ca}^{2+}][\text{F}^-]^2$$Chất rắn không có mặt trong biểu thức vì nồng độ chất rắn nguyên chất không đổi. $K_{sp}$ chỉ là một hằng số cân bằng bình thường, không có luật riêng nào.
Độ tan mol và $K_{sp}$ là hai số khác nhau — đây là điểm bị lẫn nhiều nhất chương này. Gọi $s$ là độ tan mol, với $\text{CaF}_2$ thì $[\text{Ca}^{2+}]=s$ còn $[\text{F}^-]=2s$, nên
$$K_{sp}=(s)(2s)^2=4s^3$$Hệ số $4$ và số mũ $3$ đến từ tỉ lệ phản ứng. Vì thế không được so $K_{sp}$ của hai muối khác dạng công thức để kết luận cái nào tan hơn: $\text{AgCl}$ dạng $1{:}1$ và $\text{Ag}_2\text{CrO}_4$ dạng $2{:}1$ có $K_{sp}$ tính theo hai công thức khác hẳn nhau. Muốn so thì phải đổi cả hai về độ tan mol $s$.
So $Q$ với $K_{sp}$ để dự đoán kết tủa:
- $Q>K_{sp}$ — quá bão hoà, có kết tủa xuất hiện.
- $Q=K_{sp}$ — bão hoà đúng mức, đang cân bằng.
- $Q \lt K_{sp}$ — chưa bão hoà, không kết tủa, còn hoà tan thêm được.
Khi trộn hai dung dịch, nhớ tính lại nồng độ sau pha loãng trước khi tính $Q$: thể tích tổng lớn hơn thể tích từng phần.
Cho $K_{sp}(\text{AgCl})=1{,}8\times10^{-10}$ và $K_{sp}(\text{Ag}_2\text{CrO}_4)=1{,}1\times10^{-12}$. Muối nào tan nhiều hơn trong nước nguyên chất?
AgCl phân li theo tỉ lệ $1{:}1$: $[\text{Ag}^+]=s$, $[\text{Cl}^-]=s$.
$K_{sp}=s^2 \Rightarrow s=\sqrt{1{,}8\times10^{-10}}=1{,}3\times10^{-5}$ M.
Ag₂CrO₄ cho $2$ ion bạc: $[\text{Ag}^+]=2s$, $[\text{CrO}_4^{2-}]=s$.
$K_{sp}=(2s)^2(s)=4s^3 \Rightarrow s^3=\dfrac{1{,}1\times10^{-12}}{4}=2{,}75\times10^{-13}$.
$s=\sqrt[3]{2{,}75\times10^{-13}}=6{,}5\times10^{-5}$ M.
So sánh: $6{,}5\times10^{-5}>1{,}3\times10^{-5}$, nên $\text{Ag}_2\text{CrO}_4$ tan nhiều hơn — dù $K_{sp}$ của nó nhỏ hơn tới hai bậc.
Đây chính là lý do phải quy về $s$: $K_{sp}$ nhỏ hơn không đồng nghĩa với ít tan hơn khi hai muối khác dạng công thức.
Đọc xong rồi — làm thử ngay
Bài tập của chương Unit 7 — Equilibrium gồm 14 câu trắc nghiệm và 3 đề tự luận. Đáp án hiện ngay khi chọn, miễn phí.