Lueskelin tässä pääsykokeisiin ja kertailin lukionkemiaa, mitä nyt on vuoden intissä olon jälkeen päässyt vähän unohtumaan, ja jossain mallivastauksessa suolan liukeneminen määriteltiin mielestäni vähän hassulla tavalla, joten varmistan nyt vielä täältä..
Eli, tehtävän annossa ilmoitetaan liuos jonka tiedetään sisältävän A-määrän Ca2 -ioneja, sitten kysytään syntyykö CaCO3-sakkaa kun liuokseen lisätään B-määrä karbonaatti-ioneja. Ks(CaCO3) on luonnollisesti annettu.
Noh, itsehän laskin ensin tuon karbonaatin konsentraation ko. liuoksessa, sekä liukoisuustulosta paljonko on ionien vahvuudet kylläisessä liuoksessa ja totesin, että Ca2 :ta on tarjolla yli tämän, ts. karbonaatit ovat rajoittavana tekijänä. Tämän jälkeen vain totesin, että sakkaa syntyy, koska karbonaatin konsentraatio on suurempi kuin kylläisessä liuoksessa. Olettaen tietysti, että sakkaa syntyy ainoastaan CaCO3:sta.
MUTTA, mallivastauksessa kerrotaan suoraan käytetyn karbonaatin konsentraatio liuoksessa olleelle [Ca2 ]:lla ja sitten todetaan, että sakkaa syntyy koska ionitulo on suurempi kuin liukoisuustulo. Siis hä?! Voiko näin muka tehdä? Liuoksessahan voi olla vaikka mitä hyvin liukenevaa Ca-suolaa, kuten vaikka Ca-nitraattia joka antaa korkean Ca2 -pitoisuuden ja lisätyn karbonaatin pitoisuus taas voi olla häviävän pieni eikä sakkaa siten synny, mutta näiden pitoisuuksien kertoma kuitenkin voi helposti antaa >Ks(CaCO3)..?
En tiedä tajusiko/jaksoiko kukaan lukea tätä loppuun, mutta jos joku voisi varmistaa olevani kanssani samaa mieltä tästä.. :-) Kyseessä on TKK:n valintakoe, voin tarvittaessa etsiä sen.
Eli, tehtävän annossa ilmoitetaan liuos jonka tiedetään sisältävän A-määrän Ca2 -ioneja, sitten kysytään syntyykö CaCO3-sakkaa kun liuokseen lisätään B-määrä karbonaatti-ioneja. Ks(CaCO3) on luonnollisesti annettu.
Noh, itsehän laskin ensin tuon karbonaatin konsentraation ko. liuoksessa, sekä liukoisuustulosta paljonko on ionien vahvuudet kylläisessä liuoksessa ja totesin, että Ca2 :ta on tarjolla yli tämän, ts. karbonaatit ovat rajoittavana tekijänä. Tämän jälkeen vain totesin, että sakkaa syntyy, koska karbonaatin konsentraatio on suurempi kuin kylläisessä liuoksessa. Olettaen tietysti, että sakkaa syntyy ainoastaan CaCO3:sta.
MUTTA, mallivastauksessa kerrotaan suoraan käytetyn karbonaatin konsentraatio liuoksessa olleelle [Ca2 ]:lla ja sitten todetaan, että sakkaa syntyy koska ionitulo on suurempi kuin liukoisuustulo. Siis hä?! Voiko näin muka tehdä? Liuoksessahan voi olla vaikka mitä hyvin liukenevaa Ca-suolaa, kuten vaikka Ca-nitraattia joka antaa korkean Ca2 -pitoisuuden ja lisätyn karbonaatin pitoisuus taas voi olla häviävän pieni eikä sakkaa siten synny, mutta näiden pitoisuuksien kertoma kuitenkin voi helposti antaa >Ks(CaCO3)..?
En tiedä tajusiko/jaksoiko kukaan lukea tätä loppuun, mutta jos joku voisi varmistaa olevani kanssani samaa mieltä tästä.. :-) Kyseessä on TKK:n valintakoe, voin tarvittaessa etsiä sen.
Vastaukset 9
Vanhimmat
ole suolaa. Siinä on ioneja. Jos Ca- ja CO3-ioneja
on riittävästi, niin syntyy sakkaa. Tämä on
nimenomaan perustana analyysimenetelmille, joissa
saostetaan ioneja vaikealiukoisina suoloina.
Tiedän kyllä, mutta Ca- ja CO3-ioneja on oltava samassa suhteessa, että on mitään järkeä kertoa kahden eri liuoksen ionien konsentraatiot ja verrata sitä suolan liukoisuustuloon.
Rautalangasta: 10 Ca2 :sta ja 1:stä CO3^2- ionista ei varmaankaan tule 10:ntä moolia CaCO3? ;-)
Tässä on nimenomaan kyse rajoittavasta tekijästä, jota mallivastauksessa ei huomioida ollenkaan. Tehtävän vastaukseen tällä ei toki ole merkitystä, mutta periaate on täysin väärä.
Oletkohan sekoittanut sen liukoisuustulon yksikön jotenkin? Sielläpä on mooli toiseen tai enempäänkin. Eli ei sitä sakkaa tietenkään synny enempää (eikä sitäkään) kuin laimeimmassa ionissa on mooleja.
Ensiksikin tuollaiset pääsykoekysymykset eivät yleensä käsittele poikkeuksen poikkeuksia, vaan pääsääntöjä tms. Kationipuolella ennemminkin olisi mahdollista, että kompleksointi "veisi pois" liukosesta kationeja. Niinpä ammoniumnitraatin lisääminen saattaisi liuottaa jonkin kuparisakan tms. Mutta pääsääntöisesti sakka ei liukene muita ioneja liuokseen lisäämällä. Ja saostuminen tapahtuu sen niukkaliukoisimman kombinaation mukaan, niinpä yleensä hyväliukoiset nitraatti-ionit jäävät liukseen alkalimetalli-ionien tms. huonosti sakkaantuvien kationien kera.
Tuo ylläolevahan on sanottu (kätketysti) siinä tehtävän annossakin, kun puhutaan karbonaatti-ionien lisäämisestä. Eihän niitä voi ilman vasta-kationia lisätä.
Laitan vielä tähän koko kysymyksen ja vastauksen niin näette paremmin, kiitoksia jos vielä joku viitsii asiaa selvittämään.. :)
b) Kova vesi sisältää Ca^2 -ioneja, jotka saadaan saostumaan niukkaliukoisena kalsiumkarbonaattina,
jos veteen lisätään CO3^2− -ioneja. Muodostuuko CaCO3 -saostuma, jos 10 mg kiinteää natriumkarbonaattia, Na2CO3, lisätään 250 cm3:iin kovaa vettä, jonka [Ca2 ] = 8,0 ⋅10−4 mol/dm3?
(Liuoksen tilavuuden voidaan olettaa olevan vakio).
Mallivastaus (tiivistettynä):
1. Lasketaan Na2CO3 ainemäärä, ja tästä edelleen sen konsentraatio, joka on myös karbonaatin konsentraatio -> [CO3^2-]= 3.77 x 10^-4 mol/dm3
Ionitulo = [Ca^2 ] [CO3^2−] = 8.0 x 10^4 mol/dm3 x 3.77 x 10^-4 mol/dm3
= 3.0 x 10^-7 mol^2/dm9^ > 5.0 x 10^-9 mol^2/dm^9 (=Ks(CaCO3)
-> Saostuma muodostuu
Käsittääkseni tuollaista periaatetta voi käyttää vain jos kumpaakin ionia on saatavilla yhtä paljon (tai mikä niiden keskinäinen suhde yhdisteessä sitten onkin), esim. laskettaessa suolan liukenemista puhtaaseen liuokseen, muuten ionitulo määräytyy rajoittavan tekijän, tässä tapauksessa karbonaatti-ionien ainemäärän mukaan, eikö?
http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch18/ksp.php
Sulla nyt näyttää olevan jotenkin hukassa tämä idea. Ajatuksesi junnaa ehkä jotenkin sellaisessa tilanteessa, missä on vain yhtä suolaa, jolloin ionien suhde liuoksessa on vakio. Lisättäessä jotain toista suolaa, jossa on yhteinen ioni ensimmäisen suolan kanssa, ei em. kaavasta päätelty vakioisuus päde.
Liukoisuustulo hanskaa monisuolaisen yhteisen ionin tilanteet. Ionitulo on virtuaalisempi (koska jos se ylittää liukoistulon, ko suola saostuu, kunnes ionitulo=liukoisuustulo ko. suolalla).
Eli lue asian perusteet (yllä linkki tai ehkä omasta kemian kirjastasi). Rautalanka alkaa loppua. Seuraavana on ½metrin ratakiskon pätkä.
Tiedän siis kyllä liukoisuustulon periaatteen..havainnollistankin nyt tätä omalla esimerkilläni:
On litran Ca(NO3)2 -liuos, jonka väkevyys 6 mol/dm3
Tähän lisätään vaikkapa juuri tuota Na-karbonaattia juuri sen verran, että karbonaatti-konsentraatioksi tulee vain 5.0 x 10^-4 mol/dm3
Jos nyt tuon edellisen mallin perusteella vain kerrot tämän toisen liuoksen Ca2 -konsentraation (-> 6 mol/dm3) lisätystä suolasta muodostuvalla CO3-- -konsentraatiolla, saat (6 mol/l) x (5.0 x 10^-4 mol/l) = 3.0 x 10^-3 (mol/l)2 :-D
Tuon mukaan siis syntyisi reilusti sakkaa (Ks(CaCO3)=5.0 x 10^-9 (mol/l)2) vaikka karbonaatti-ioneja on liuoksessa vähemmän, kuin kylläisessä kuuluisi!
Nyt ymmärrät varmaan mitä olen tarkoittanut, tuli nyt käytettyä tämä viimeinenkin titaanitanko tähän.. ;)
rollikka:[...Tuon mukaan siis syntyisi reilusti sakkaa... ]
Näytäppäs, miten lasket tuon syntyneen sakan määrän.
rollikka:[...karbonaatti-ioneja on liuoksessa vähemmän, kuin kylläisessä kuuluisi!]
Oletko nyt juuri siinä yhden suolan tapauksessa, josta jo aiemmin sinua varoitin? Liukoisuus(/ioni)tulohan on juuri tulo eikä vakio siksi, että jos toista ionia on ylimäärin ja toista vähemmän, voi saostuminen tapahtua, jos niiden konsentraatioden laskennallinen ionitulo ylittää sen yhdestä suolasta tehdyn kylläisen liuoksen vastaavan arvon eli liukoisuustulon. Jos kyse ei olisi tulosta, voitaisiin puhua suoraan rajakonsentraatiosta.
Muutoinkin näyttää, että yrität myydä omaa ajatustasi minulle. Ei sitten ole käynyt mielesssäsi, että vika voi olla tuotteessa, kun se ei käy kaupaksi?
Joo, tarkemmin tuota sivun käyrää katselleena tajusin oman lapsellisen, _matemaattisen_ ajatusvirheeni, jotenkin mielsin, että toisen ionin konsentraatio voisi korvata toisen vähäisyyttä, mutta "rajoittavan" ionin konsentraatiohan asettaa kohdan josta ionitulo ylittää, jos ylittää, Ks:n vain yhdestä kohtaa, oli vastaioninia saatavilla kuinka paljon tahansa.
Kiitos sinnikkäästä korjamisesta ja pahoittelen aiheuttamaani vaivaa, olen epäonnistunut kemistinä ja ihmisenä.. :|