제15장용해도평형과용해도곱4

본문내용

하는 문제이다.
따라서 (0.001mol) x () = 0.005 M
2)Q 와 Ksp 의 크기를 비교하여 혼합용액의 침전여부를 결정한다
AgCl Ag+ + Cl- Q=[Ag+][Cl-]=(10-2)(10-2)=10-4
Q > Ksp 보다 크므로 침전이됨
IV. 선택적 침전
선택적 침전 : 혼합물 중의 한 개 또는 몇 개의 양이온과
침전을 만드는 음이온을 사용하여 분리하는 것.
수용액에 있는 금속 이온의 혼합물은 선택적 침전에 의해 분리한다.
풀이)
1.4 x 10-8 = Ksp = [Pb2+][I-]2
이 용액에서 [Pb2+]는 2.0 x 10-3M 이므로 PbI2를 침전시키지 않고 녹아 있을 수 있는
최대 I- 농도는 Ksp 식으로부터 구할 수 있다.
1.4 x 10-8 = [Pb2+][I-]2 = (2.0 x 10-3)[I-]2
[I-] = 2.6 x 10-3M
이 농도보다 더 많은 I-는 고체 PbI2를 형성하게 된다.
5.3 x 10-12 = Ksp = [Cu+][I-]
이 용액에서 [Cu+]는 1.0 x 10-4M 이므로 CuI를 침전시키지 않고 녹아 있을 수 있는
최대 I- 농도는 Ksp 식으로부터 구할 수 있다.
5.3 x 10-12 = [Cu+][I-] = (1.0 x 10-4)[I-]
[I-]=5.3 x 10-8M
이 농도보다 더 많은 I-는 고체 CuI를 형성하게 된다.
따라서 혼합 용액에서 I-가 첨가됨에 따라 I-가 적게 소요되는 CuI가 먼저 침전할 것이다.
따라서 이 시약을 쓰면 Cu+ 가 Pb2+로부터 분리된다.
V. 착이온과 용해도
형성상수(formation constant) or 안정도상수(Stability constant)
:수용액상에서 금속이온과 리간드로부터의 착이온의 형성에 대한 평형상수이다.
수용액에서 Ag+이온은 단계적으로 NH3와 반응하여 착이온을 형성한다.
Ag+(aq) + NH3 Ag(NH3)+(aq)
Ag(NH3)+ + NH3 Ag(NH3)2+(aq)
위의 두 식을 더하면 Ag(NH3)2+착이온의 형성에 대한 전체반응식은 다음과 같다.
Ag+(aq) + 2NH3 Ag(NH3)2+(aq)
난용성인 이온성 고체를 녹이는 두가지 방법
①고체의 음이온이 좋은 염기이면
→용액을 산성화함으로써 용해도는 크게 증가한다.
설명) Mg(OH)2(s) Mg2+(aq) + 2OH-(aq)
H+이온을 첨가하면(pH감소), OH-이온이 첨가된 H+ 이온과 반응하여
OH- 이온이 제거되므로 용해도가 증가한다.
②음이온이 좋은 염기가 아니면
→양이온과 안정한 착이온을 만드는 리간드가 들어 있는 용액에 녹일 수 있다.
(즉, 착이온을 형성함으로써 용액에 있는 Ag+의 농도를 낮추는 것)
설명) AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq)
과량의 NH3와 반응하여 Ag(NH3)2+ 착이온 형성
AgCl(s) Ag+(aq) + Cl-(aq) Ksp = 1.6 x 10-10
Ag+(aq) + NH3 Ag(NH3)+ K1 = 2.1 x 103
Ag(NH3)+ + NH3 Ag(NH3)2+ K2 = 8.2 x 103
고체 AgCl이 녹아서 생성된 Ag+이온은 NH3와 결합하여 Ag(NH3)2+을 형성함으로써
[Ag+][Cl-] = Ksp = 1.6 x 10-10을 만족할 때까지 더 많은 AgCl이 녹게 된다.
즉 모든 Ag+는 결국 착이온 Ag(NH3)2+로 되므로 과량의 NH3에 고체 AgCl이 녹는 것을 다음의 식으로 나타낼 수 있다.
AgCl(s) + 2NH3(aq) Ag(NH3)2+(aq) + Cl-(aq)
이 반응은 위에 주어진 세 단계 반응의 합이므로 이 반응에 대한 평형 상수는 세 반응에 대한 평형상수들의 곱이다.
풀이) AgCl의 용해도를 x mol/L라고 하면 화학종들의 평형 농도는 다음과 같다.
[Cl-] = x x M의 AgCl이 녹으면 x M의 Cl-와
[Ag(NH3)2+] = x x M의 Ag(NH3)2+가 생김
[NH3] = 10 - 2x 각 착이온에 NH3가 둘씩 들어 있으므로
따라서 10.0M NH3에서의 AgCl의 용해도는 순수한 물에서의 용해도보다 훨씬 크다.
(물에서의 용해도는 1.3 x 10-5 mol/L)
풀이)첫번째로, 화학종들의 평형농도를 생각해야 한다.
[Ag(NH3)2+] = 0.1 M , [Cl-] = 0.1, [NH3] = x - 0.2
두 번째로, AgCl(c) + 2NH3 [Ag(NH3)2]+ + Cl-에 대한 평형상수를 구해야 한다.
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