Ioneprodukt Q vs. Ksp, forutsi felling, selektiv felling, anvendelser i analytisk kjemi.
Ioneproduktet Q
Ioneproduktet Q har same form som Ksp, men bruker FAKTISKE ionkonsentrasjonar i ei løysing (ikkje nødvendigvis ved likevekt).
Definisjon
For ein ioneforbindelse AₓBᵧ:
Q = [A^n+]^x × [B^m-]^y
Skilnad mellom Q og Ksp:
- Ksp: Ionkonsentrasjonar ved likevekt (konstant ved gitt temperatur)
- Q: Faktiske ionkonsentrasjonar når som helst (variabel)
Samanlikning av Q og Ksp
Ved å samanlikne Q med Ksp kan vi føreseie kva som vil skje:
1. Q < Ksp:
- Løysinga er umetta
- Meir salt kan løysast
- Inga felling
2. Q = Ksp:
- Løysinga er metta
- Likevekt
- Inga netto endring
3. Q > Ksp:
- Løysinga er overmetta
- Felling vil skje
- Salt fell ut til Q = Ksp
Døme: AgCl
Ksp(AgCl) = 1,8 × 10⁻¹⁰
Scenario 1:
[Ag+] = 1,0 × 10⁻⁶ M, [Cl-] = 1,0 × 10⁻⁶ M
Q = (1,0 × 10⁻⁶)(1,0 × 10⁻⁶) = 1,0 × 10⁻¹²
Q < Ksp → Inga felling
Scenario 2:
[Ag+] = 1,0 × 10⁻⁴ M, [Cl-] = 1,0 × 10⁻⁴ M
Q = (1,0 × 10⁻⁴)(1,0 × 10⁻⁴) = 1,0 × 10⁻⁸
Q > Ksp → Felling skjer!
100 mL av 0,010 M AgNO₃ blir blanda med 100 mL av 0,020 M NaCl.
Vil AgCl felle ut?
Data: Ksp(AgCl) = 1,8 × 10⁻¹⁰
Steg 1: Rekn ut konsentrasjonar etter blanding
Totalt volum = 200 mL
[Ag+] = (0,010 M × 100 mL) / 200 mL = 0,0050 M = 5,0 × 10⁻³ M
[Cl-] = (0,020 M × 100 mL) / 200 mL = 0,010 M = 1,0 × 10⁻² M
Steg 2: Rekn ut Q
Q = [Ag+] × [Cl-]
Q = (5,0 × 10⁻³) × (1,0 × 10⁻²)
Q = 5,0 × 10⁻⁵
Steg 3: Samanlikn med Ksp
Q = 5,0 × 10⁻⁵
Ksp = 1,8 × 10⁻¹⁰
Q >> Ksp (Q er 10⁵ gonger større!)
Konklusjon: AgCl vil felle ut.
Svar: Ja, AgCl fell ut fordi Q > Ksp
Selektiv felling
Selektiv felling blir brukt til å skilje ion ved å utnytte skilnader i Ksp-verdiar.
Prinsipp
Om to salt har svært ulike Ksp-verdiar, kan vi felle ut eitt salt medan det andre blir verande i løysing.
Døme: Separasjon av Ag+ og Pb²+
Ei løysing inneheld både Ag+ og Pb²+. Vi tilset Cl- gradvis.
Ksp-verdiar:
- AgCl: Ksp = 1,8 × 10⁻¹⁰
- PbCl₂: Ksp = 1,7 × 10⁻⁵
Prosess:
1. Ved låg [Cl-]: AgCl fell først (lågare Ksp)
2. Ved høgare [Cl-]: PbCl₂ byrjar å felle
3. Resultat: Ag+ og Pb²+ kan skiljast
Rekne ut [Cl-] for felling
For AgCl:
Ksp = [Ag+][Cl-]
[Cl-] = Ksp / [Ag+]
For PbCl₂:
Ksp = [Pb²+][Cl-]²
[Cl-] = √(Ksp / [Pb²+])
Analytisk kjemi
Selektiv felling blir brukt i:
- Kvalitativ analyse: Identifisere ion
- Kvantitativ analyse: Måle ionkonsentrasjonar
- Separasjon: Reinse stoff
Ei løysing inneheld 0,010 M Ag+ og 0,010 M Pb²+. Cl- blir tilsett gradvis.
a) Kva salt fell først?
b) Rekn ut [Cl-] når kvart salt byrjar å felle.
c) Kan Ag+ og Pb²+ skiljast effektivt?
Data:
Ksp(AgCl) = 1,8 × 10⁻¹⁰
Ksp(PbCl₂) = 1,7 × 10⁻⁵
a) Kva salt fell først?
AgCl har mykje lågare Ksp, så AgCl fell først.
b) Rekn ut [Cl-] for felling:
For AgCl:
Ksp = [Ag+][Cl-]
1,8 × 10⁻¹⁰ = (0,010)[Cl-]
[Cl-] = 1,8 × 10⁻⁸ M
For PbCl₂:
Ksp = [Pb²+][Cl-]²
1,7 × 10⁻⁵ = (0,010)[Cl-]²
[Cl-]² = 1,7 × 10⁻³
[Cl-] = 0,041 M
c) Kan dei skiljast?
Fellingspunkt:
- AgCl: [Cl-] = 1,8 × 10⁻⁸ M
- PbCl₂: [Cl-] = 0,041 M
Faktor mellom fellingspunkta:
0,041 / (1,8 × 10⁻⁸) ≈ 2 × 10⁶
Konklusjon: Ja! Det er ein enorm skilnad (faktor 2 millionar), så Ag+ og Pb²+ kan skiljast svært effektivt.
Dette kapitlet er skrevet av Anthropics toppmodeller (Claude Opus og Claude Fable) og er foreløpig ikke manuelt gjennomgått — kvalitetskontrollen gjøres av uavhengige KI-agenter, og innmeldte feil rettes fortløpende. Funnet en feil? Meld fra, så retter vi den. Les mer om hvordan innholdet lages.