Bestemme løselighetsproduktet Ksp

SøkeordHensiktFramgangsmåteTeoriSensorspørsmål

Selv salter vi kaller «uløselige», løses litt i vann. Hvor mye som løses, styres av løselighetsproduktet Ksp, en likevektskonstant som beskriver ionekonsentrasjonene i en mettet løsning. I Kjemi 2 brukes Ksp til å forklare løselighet, molar løselighet, ionproduktet Q, felling og felles ion-effekt.

Dette søker elever ofte etter

Elever som øver på dette temaet søker ofte etter løselighetsprodukt Ksp, bestemme Ksp forsøk, Ksp Kjemi 2, tungtløselig salt, mettet løsning, molar løselighet, ionprodukt Q, Q vs Ksp, felling, felles ion-effekt, løselighetslikevekt, Ksp beregning, feilkilder Ksp og labrapport Ksp. Derfor forklarer artikkelen både forsøket, beregningen og hvordan du kan svare presist på muntlig-praktisk eksamen.

Bruk dette som øvesjekkliste

• Skriv løselighetslikevekten med riktig formel og tilstandsformer.
• Sett opp Ksp-uttrykket med riktige potenser.
• Forklar forskjellen på løselighet, molar løselighet, Ksp og Q.
• Bruk Q < Ksp, Q = Ksp og Q > Ksp til å forklare felling.
• Drøft temperatur, filtrering, ufullstendig metning og analysefeil.

Hensikt

Bestemme løselighetsproduktet Ksp til et tungtløselig salt eksperimentelt, og bruke verdien til å forklare løselighet, mettet løsning og felling. Målet er også å sette opp riktig løselighetslikevekt, bruke støkiometri, beregne ionekonsentrasjoner og sammenligne ionproduktet Q med Ksp.

Hypotese

Et tungtløselig salt har en bestemt Ksp ved en gitt temperatur. Når Q er større enn Ksp, er løsningen overmettet og bunnfall dannes. Når Q er mindre enn Ksp, er løsningen umettet. Når Q er lik Ksp, er løsningen mettet og i likevekt med fast stoff.

HMS og sikkerhet

Før du starter

• Noen salter og ioner, særlig tungmetallioner og sølvsalter, kan være giftige eller miljøskadelige. Bruk riktig avfallsbeholder.
• Bruk vernebriller og eventuelt hansker ved håndtering av løsninger, faste salter og filtrat.
• Pipetter alltid med pipettefyller, aldri med munnen.
• Merk kolber og filtrat tydelig, slik at mettet løsning ikke blandes med vaskevann eller umettet løsning.
• Skyll søl og glassutstyr etter lærerens beskjed.

Utstyr du trenger

• Et tungtløselig salt
• Destillert vann
• Byrette, pH-meter eller annen analysemetode
• Måleglass og kolber
• Standardløsninger
• Filtrertrakt og filterpapir
• Termometer
• Pipette og pipettefyller
• Tabell og regneark
• Avfallsbeholder for metallionholdig avfall

Framgangsmåte – steg for steg

Framgangsmåte: tilsett reagens dråpevis til et bunnfall begynner å dannes.

1. Lag en mettet løsning av det tungtløselige saltet ved å røre overskudd av fast stoff i vann til likevekt er nådd.
2. La blandingen stå lenge nok til at oppløsning og utfelling har nådd likevekt.
3. Filtrer fra det faste overskuddet slik at bare den mettede løsningen analyseres. Pass på at fast stoff ikke følger med i filtratet.
4. Bestem konsentrasjonen av ett av ionene, for eksempel med titrering, pH-måling eller annen egnet analysemetode.
5. Regn ut konsentrasjonen av det andre ionet fra løselighetslikevekten og støkiometrien. Husk at ioneforholdet ikke alltid er 1 : 1.
6. Sett likevektskonsentrasjonene inn i uttrykket for Ksp, med riktige potenser fra reaksjonslikningen.
7. Sammenlign målt Ksp med tabellverdien og vurder feilkilder.
8. Bruk Ksp til å forutsi om felling skjer i andre blandinger ved å sammenligne Q og Ksp.

Observasjoner og resultater

Eksempel for et salt MA som løses til M⁺ og A⁻. Dette er en enkel Ksp-beregning der molar løselighet er lik konsentrasjonen av hvert ion:

Størrelse	Verdi
Løselighetslikevekt	MA(s) ⇌ M⁺(aq) + A⁻(aq)
[M⁺] i mettet løsning	1,3 × 10⁻⁴ mol/L
[A⁻] i mettet løsning	1,3 × 10⁻⁴ mol/L
Ksp = [M⁺][A⁻]	1,7 × 10⁻⁸
Tolkning	Saltets løselighet er lav, men ikke null

Resultat

Konsentrasjonene i den mettede løsningen brukes til å beregne Ksp. En liten Ksp betyr at saltet er svært tungtløselig, men ikke helt uløselig. Hvis du blander løsninger slik at ionproduktet Q overstiger Ksp, felles saltet ut til Q igjen blir lik Ksp ved likevekt.

Teorien bak

Løselighetsproduktet Ksp beskriver løselighetslikevekten i en mettet løsning.

For et tungtløselig salt som løses opp i ionene sine, settes det opp en løselighetslikevekt. For et salt MA kan vi skrive: MA(s) ⇌ M⁺(aq) + A⁻(aq). Det faste stoffet tas ikke med i likevektsuttrykket. Likevektskonstanten kalles løselighetsproduktet:

Ksp = [M⁺] · [A⁻]

I en mettet løsning er ionekonsentrasjonene slik at produktet er lik Ksp. En liten Ksp betyr lav løselighet, men ikke null løselighet. Hvis du blander løsninger slik at ionproduktet Q overstiger Ksp, altså Q > Ksp, er løsningen overmettet og saltet feller ut. Hvis Q < Ksp, er løsningen umettet. Hvis Q = Ksp, er løsningen mettet og i likevekt.

Støkiometrien i løselighetslikevekten bestemmer potensene i Ksp-uttrykket. For et salt som M(OH)₂ blir løselighetslikevekten M(OH)₂(s) ⇌ M²⁺(aq) + 2 OH⁻(aq), og uttrykket blir Ksp = [M²⁺][OH⁻]². Dette er en vanlig kilde til feil i Ksp-beregninger.

Molar løselighet er antall mol salt som løses per liter mettet løsning. Molar løselighet er ikke alltid det samme som ionekonsentrasjonen, fordi ioneforholdet kan være 1 : 2, 2 : 1 eller noe annet. Derfor må du alltid starte med løselighetslikevekten.

Felles ion-effekt betyr at løseligheten minker når løsningen allerede inneholder et av ionene i saltet. Da blir Q større raskere, og likevekten forskyves mot fast stoff.

Typiske problemstillinger sensor stiller

Hva er løselighetsproduktet Ksp?

Ksp er likevektskonstanten for oppløsningen av et tungtløselig salt. Den beregnes fra ionekonsentrasjonene i en mettet løsning, med riktige potenser bestemt av støkiometrien i løselighetslikevekten.

Hvordan bestemmer du Ksp i et forsøk?

Lag en mettet løsning, fjern fast stoff, bestem ionekonsentrasjonen med en analysemetode, bruk støkiometrien til å finne de andre ionekonsentrasjonene og sett verdiene inn i Ksp-uttrykket.

Når feller et salt ut?

Når ionproduktet Q i løsningen overstiger Ksp. Da er løsningen overmettet, og salt felles ut til Q igjen blir lik Ksp ved likevekt.

Hva betyr en liten Ksp?

At saltet er svært tungtløselig. Bare en liten mengde går i løsning før løsningen blir mettet, men saltet er ikke helt uløselig.

Hvordan påvirker felles ion-effekt løseligheten?

Hvis løsningen allerede inneholder et av ionene i saltet, blir saltet mindre løselig. Q kommer nærmere Ksp, og likevekten forskyves mot fast stoff.

Sensortips – slik imponerer du

Slik får du toppkarakter

• Skriv løselighetslikevekten og Ksp-uttrykket riktig, med potenser bestemt av koeffisientene i reaksjonslikningen.
• Skill mellom ionproduktet Q, som gjelder den aktuelle blandingen, og Ksp, som gjelder mettet løsning ved en bestemt temperatur.
• Knytt Ksp til løselighet, molar løselighet, metning, overmetning og felling.
• Forklar hvordan felles ion-effekt reduserer løseligheten.
• Drøft feilkilder i retning: for lav ionekonsentrasjon gir for lav Ksp, og for høy ionekonsentrasjon gir for høy Ksp.

Muntlig 6-er-formulering

«Et tungtløselig salt er ikke helt uløselig. Litt av saltet går i løsning og danner ioner, og i en mettet løsning er det likevekt mellom fast stoff og løste ioner. Ksp er likevektskonstanten for denne oppløsningen. Når vi kjenner ionekonsentrasjonene i den mettede løsningen, kan vi regne ut Ksp. Hvis vi senere blander løsninger og får Q større enn Ksp, vil saltet felles ut som bunnfall.»

Slik vurderer sensor

Det som gir karakter 6

• Korrekt oppsett av løselighetslikevekt og Ksp-uttrykk.
• Riktig utregning fra måledata, inkludert støkiometri og potenser.
• Bruk av Q og Ksp til å forutsi felling.
• Forklaring av forskjellen mellom løselighet, molar løselighet og løselighetsprodukt.
• Presis vurdering av feilkilder og temperaturavhengighet.

Typiske elevfeil å unngå

Vanlige feil

• Glemmer potenser når støkiometrien ikke er 1 : 1, for eksempel i salter som M(OH)₂ eller Ag₂CO₃.
• Forveksler Q og Ksp. Q beregnes fra aktuelle konsentrasjoner; Ksp er likevektsverdien.
• Forveksler molar løselighet med ionekonsentrasjon.
• Tar med fast stoff i Ksp-uttrykket.
• Bruker tabellverdi uten å vurdere temperatur.
• Analyserer filtrat med medrevet fast stoff og får for høy konsentrasjon.

Feilkilder

Det som kan påvirke resultatet

• Ufullstendig metning gir for lav ionekonsentrasjon og for lav beregnet Ksp.
• Medrevet fast stoff i filtratet kan gi for høy analysert konsentrasjon og for høy Ksp.
• Temperaturavhengighet gjør at tabellverdi og målt verdi må sammenlignes ved samme eller kjent temperatur.
• Unøyaktig titrering, pH-måling, fortynning eller kalibrering gir feil ionekonsentrasjon.
• Fordamping kan øke konsentrasjonen i løsningen.
• For kort tid til å nå likevekt kan gi feil mettet løsning.

Variasjoner av forsøket

• Undersøk felles ion-effekt ved å tilsette et ion som inngår i saltet.
• Sammenlign Ksp for flere tungtløselige salter.
• Beregn ved hvilken konsentrasjon felling starter.
• Finn Ksp fra pH-måling for et tungtløselig hydroksid.
• Sammenlign målt Ksp med tabellverdi ved ulike temperaturer.

Sentrale begreper

• Løselighetsprodukt – Ksp; likevektskonstanten for oppløsning av et tungtløselig salt.
• Mettet løsning – løsning i likevekt med uløst fast stoff.
• Molar løselighet – stoffmengden salt som løses per liter mettet løsning.
• Ionprodukt Q – produktet av aktuelle ionekonsentrasjoner i en løsning.
• Q vs Ksp – sammenligning som viser om en løsning er umettet, mettet eller overmettet.
• Felling – dannelse av bunnfall når Q > Ksp.
• Umettet løsning – løsning der Q < Ksp, slik at mer salt kan løses.
• Overmettet løsning – løsning der Q > Ksp, slik at bunnfall kan dannes.
• Felles ion-effekt – redusert løselighet når et ion som inngår i saltet allerede finnes i løsningen.
• Støkiometri – molforholdet i løselighetslikevekten, som bestemmer potenser i Ksp-uttrykket.

Kompetansemål forsøket dekker

• Bruke likevektskonstanter, inkludert Ksp.
• Forklare løselighet og felling kvantitativt.
• Planlegge og gjennomføre forsøk, drøfte metode og vurdere usikkerhet og feilkilder.
• Bruke kjemisk terminologi og fagspråk i faglig kommunikasjon.
• Knytte måledata til modeller for kjemisk likevekt.

Ofte stilte spørsmål

Er Ksp det samme som løselighet?

Nei, men de henger sammen. Løseligheten er hvor mye stoff som løses, ofte oppgitt i mol/L eller g/L. Ksp er likevektskonstanten. Du kan regne den ene fra den andre via støkiometrien i løselighetslikevekten.

Hvordan beregner jeg Ksp fra løselighet?

Skriv løselighetslikevekten først. Bruk molar løselighet til å finne ionekonsentrasjonene, og sett dem inn i Ksp-uttrykket med riktige potenser.

Hva betyr Q > Ksp?

Det betyr at løsningen er overmettet. Da vil bunnfall dannes til ionekonsentrasjonene igjen passer med Ksp.

Hva er felles ion-effekt?

Hvis løsningen allerede inneholder et av ionene i saltet, blir saltet mindre løselig fordi ionproduktet raskere når Ksp. Likevekten forskyves mot fast stoff.

Endrer temperaturen Ksp?

Ja. Ksp er temperaturavhengig, akkurat som andre likevektskonstanter, så målinger bør gjøres ved kjent temperatur når du sammenligner med tabellverdier.

Slik skriver du labrapport

En god labrapport om løselighetsproduktet Ksp viser hvordan en mettet løsning lages, hvordan ionekonsentrasjonen bestemmes, og hvordan Ksp beregnes med riktig støkiometri. Bruk gjerne ordene tungtløselig salt, mettet løsning, molar løselighet, ionprodukt Q, Q vs Ksp, felling, felles ion-effekt, løselighetslikevekt og feilkilder der de passer naturlig.

Del av rapporten	Hva du bør skrive
Hensikt	At du skal bestemme Ksp for et tungtløselig salt og forklare løselighet og felling.
Teori	Skriv løselighetslikevekten, Ksp-uttrykket, forskjellen på Ksp og Q, og hvordan felles ion-effekt påvirker løselighet.
Metode	Forklar hvordan mettet løsning lages, filtreres og analyseres.
Beregning	Vis ionekonsentrasjoner, støkiometri, potenser og selve Ksp-utregningen.
Drøfting	Vurder temperatur, filtrering, ufullstendig metning, medrevet fast stoff, fortynning og analyseusikkerhet.
Konklusjon	Oppgi målt Ksp og vurder om verdien virker rimelig sammenlignet med teori eller tabellverdi.

Klar for muntlig-praktisk?

Øv på flere Kjemi 2-forsøk og eksamensoppgaver med fasit.

Gå til Kjemi 2

Relaterte sider

FellingsreaksjonBufferløsningPåvisning av ionerKjemi 2Alle Kjemi 2-forsøkKjemisk likevektEksamen i Kjemi 2Eksamensoppgaver med fasit