Suolaliuokset ja pH II

Suolaliuokset ja pH II
Liukoisuus ja pH, saostuminen ja
saostumislaskut
Suolojen rakenteesta
•  Suolaliuokset: neutraaleja, happamia tai
emäksisiä
•  Johtuu suolojen sisältämistä ioneista
•  Suolat purkautuvat liuetessaan ioneiksi, jotka
voivat olla heikkojen happojen/emästen
vastinprotolyyttejä à protolysaatio
•  Happamia ioneja ovat heikkojen emästen
konjugaattihapot, esim. NH4+
•  Vastaavasti emäksisiä ioneja ovat heikkojen
happojen konjugaattiemäkset, esim. CO32-
Suolojen rakenteesta
•  Poikkeuksena tulee huomioida amfolyytit
–  Esim. HSO4–  Se on rikkihapon vastinemäs, mutta samalla
amfolyytti: missä pH:ssa se toimii emäksenä,
missä happona? - Le Chatelierin periaate ja
happovakio!
Esimerkki
Ovatko seuraavien suolojen vesiliuokset
happamia, neutraaleja vai emäksisiä?
Kirjoita reaktiot.
–  NaCl
–  KOH
–  CaCO3
–  KHSO4
4
4 Vastaus
NaCl à neutraali
• 
Vahvan hapon ja emäksen reaktiossa
syntynyt suola: NaCl →Na+ + Cl-
KOH à emäksinen
• 
5
KOH→ K+ + OH-
CaCO3 à emäksinen
KHSO4 à hapan
Kyseessä aluksi neutraali vesiliuos, toimii siksi
happona: Ka = 0,011mol/l eli aika iso!
Hydroksidisuolat
•  Moniarvoiset hydroksidit, esim. Mg(OH)2 ja
Fe(OH)3, ovat niukkaliukoisia
•  Siksi emäksisessä liuoksessa muodostuu helposti
sakkoja
•  Jos lisätään happoa, hydroksidi-ionit liukenevat
reagoiden oksoniumionien kanssa
–  OH- + H3O+→2 H2O
–  OH- -ionien konsentraatio pienenee à suolaa
liukenee enemmän, mutta kuitenkin siten, että Q = Ks
Esimerkki
•  YOS1997
•  a) Magnesiumhydroksidin liukoisuustulo on
KL = 1,1 · 10–11 (mol/l)3. Muodostuuko
saostumaa, kun 1 ml 1 · 10–3 M NaOH-liuosta
lisätään hitaasti 99 ml:aan 1 · 10–3 M
Mg(NO3)2-liuosta?
•  b) Mikä on kylläisen
magnesiumhydroksidiliuoksen pH?
Vastaus a
a) KL(Mg-hydroksidi) = [Mg2+] · [OH– ]2 = 1,1 · 10–11
(mol/l)3
Sekoitetaan 1 ml 0,001 M NaOH-liuosta ja 99 ml
0,001 M Mg(NO3)2.
[Mg2+] = 99 ml · 0,001 M : 100 ml = 0,00099 M
[OH– ] = 1 ml · 0,0001 M : 100 ml = 0,00001 M
Lasketaan ionitulo:
[Mg2+] · [OH– ]2 = 0,00099 M · 0,000012 M2= 0,99 · 10
–13 (mol/l)3 < K
L
Saostumaa ei muodostu.
Vastaus b
b) Liukeneminen: Mg(OH)2 → Mg2+ + 2 OH–
[Mg2+] = 0,5x ja [OH– ] =x
KL = 0,5x · x2 = 1,1 · 10–11 (mol/l)3
Ratkaisu x = 2,802 · 10 –4 mol/l, joten pOH = –
log 2,802 · 10 –4 = 3,55
pH = 14,00 – 3,55 = 10,45
Niukkaliuokoisten suolojen liuotuspoikkeuksia
•  Monet metalli-ionit muodotavat tehokkaasti
komplekseja jonkin molekyylin kanssa
–  Esim. erittäin niukkaliukoinen hopekloridi
saadaan liukenemaan ammoniakkiliuoksessa,
koska muodostuu Ag(NH3)2+ -komplekseja
–  Tasapainolaskut ovat monimutkaisia ja niiden
matemaattinen käsittely lukion työkalujen
ulottumattomissa. Periaate kuitenkin tärkeä.
Niukkaliukoiset suolat elimistössä
•  Luut ja hampaat: hydroksiapatiitti
Ca10(OH)2(PO4)6
•  Hallitsematon kiteytyminen:
– Virtsakivet: kalsiumvetyfosfaatti CaHPO4,
magnesiumammoniumfosfaatti MgNH4PO4
ja kalsiumoksalaatti CaC2O4
•  Sappikivet ja uraattikivet myös niukkaliukoisia,
eivät tosin suoloja
Virtsahappo C5H4N4O3 Niukkaliukoiset suolat klinikassa
•  Hyytymisreaktiota välittävän kalsiumin
saostaminen verinäytteestä: CaF2 ja CaC2O4
(antikoagulantti)
•  Röntgensäteitä absorboivaa bariumia
voidaan käyttää turvallisesti varjoaineena
niukkaliukoisena sulfaattina BaSO4
–  Kyseinen sulfaatti ei liukene edes mahan
happamassa pH:ssa
Niukkaliukoiset suolat klinikassa
•  Happamissa olosuhteissa liukenevaa
bariumkarbonaattia BaCO3 on puolestaan
käytetty rotanmyrkkynä
•  Antasidit vähentävät mahan
liikahappoisuutta
–  Ne ovat niukkaliuoksia neutraalissa pH:ssa, mutta
liukenevat mahan happamissa oloissa
MgCO3 (s) + 2H3O+ -> Mg2+ + CO2 (aq)+ 3H2O
Esimerkki
”Kuinka paljon (massa) 0,13mM
hopeanitraattiliuokseen (V=750ml) liuotettiin
ruokasuolaa, kun saatiin 12 mg kiinteätä
hopeakloridia? (Sm hopeakloridi on 0,0019g/l)”