본문 바로가기
일반화학/일반화학 개념정리

<일반 화학> 16장- 용해도와 착이온 평형

by 자두맛 2023. 10. 13.

줌달의 일반화학 10판 정리

 

 

 

 

 

 

 

 


1. 용액에서 용해 - 용해도 평형과 용해도곱

 

-용해도평형, 용해곱의 개념 

-순수한 물에서 용해도/용해도곱

-순수한 물X인 경우 - 공통이온효과, 산염기용액

 

 

 

<용해도곱의 개념>

이온성 고체의 용해-침전

-용해: 용질이 용매 속에 확산되어 섞이는 것 (ex. 설탕물)

-침전: 녹았던 용질이 다시 고체로

-포화: 용해, 침전이 동적평형. 따라서 그 이상으로 용해되지 않음

 

1. 용해: 이온성 고체가 물에 녹아 양이온, 음이온으로 해리되어 수화됨

2. 역반응(침전): 이온 농도 증가해 충돌해서 고체상 생성

3. 포화: 결국 용해-침전 사이 동적평형 → 더 이상 고체가 녹지 않음

 

 

 

 

Ksp 용해도곱 상수(용해도곱)

Ksp 포화(평형)된 용액의 평형상수 

즉, 주어진 온도, 순수한 물에서/ 특정 염은 특정한 용해도(곱)을 가진다
**공통이온이 없고, 다른 반응물 없기 때문

*이온성 고체는 고체라 평형식에 포함되지 않음 → 더 넣어줘도 평형 위치에 영향X

*고체를 갈아 표면적 늘리기 or 저어주기 → 평형에 빨리 도달하게 해주나, 평형 위치를 바꾸진X

 

용해도곱 표 

**난용성, 불용성 염만 Ksp를 이용하는 듯

   가용성염(100g에 1g 이상 녹는)은 걍 100% 녹는다고 취급하나 봄 (너무.. 크니까??)

 

 

용해도곱 vs 용해도

용해도곱 Ksp 용해도
평형상수

주어진 온도에서 고체마다 1개의 값만 가짐
평형의 위치 (포화용액에서 몰농도 **녹는 애 기준)

공통이온에 의해 달라질 수 있음

용해도-용해도곱 계산 예제

더보기

- 용해도 규칙은 안 중요해.. 어차피 s는 K에 영향 안주니 s 농도가 중요한게 아님
그 물의 부피에서 얼마나 용해되느냐가 문제인 거임
소금 한트럭이나 한 봉지나 같은 물의 양이면 똑같은 겨
그래서 k, 2k라고 두는거 할 때... 반응물 신경 안 쓰고 바로 농도로 생각하는 겨!!

 

Q. 그럼 용해도 규칙은 결국 K가 크고 작고의 문제임?

애초부터 용해되지 않는 물질이란 없는 건가? 그렇게 접근하면 잘못 되나?? (아마도..?!)

***그리고 나 자꾸 실수하는거!!!****

계수에 넣고 곱해야지 그냥 냅다 제곱하면 안 됨
가령.. AB2 꼴이면 자꾸 k^3 해버리는데;;
진정하고 평형식부터 쓰도록...

(k) * (2k)^2 을 해야 한단다.. 하하하

 

상대적 용해도 - 염들의 용해도곱으로 용해도 비교

따라서 용해도곱은 해당 염(고체)의 용해도를 알려준다

**단, 생성되는 이온 수를 고려해 계산해야 한다**

**따라서 이온수가 다르면 용해도곱을 보고 바로 비교하면 안 됨**

 

염 용해도곱 보고 용해도 비교 예제

 

 

 

 

 

 

<순수한 물이 아닐 때 용해도>

공통 이온 효과(순수한 물이 아닐 때 1)

-염과 공통인 이온이 물 속에 있을 경우

-고체의 용해도가 감소하게 됨

Ksp 평형식을 이용할 때, 기존 이온도 포함시킨다

근사식을 이용하기도..

공통이온 효과 예제

 

 

 

 

pH와 용해도 (순수한 물이 아닐 때 2)

(1) H+, OH-와 공통 이온 관계일 때 - 공통 이온 효과, 중화 반응으로 감소 효과

공통이온이면 용해도 감소
반대 이온이면 용해도 증가

 

 

(2) 이온이 산, 염기일 때

반대 pH 용액에서 더 잘 용해 됨(오른쪽으로 평형 이동)

▶용해도 높이는 방법으로 쓰이기도 함 (S2- 등..)

 

 

**강산/염기의 짝염기/산은 산염기 기능X라 pH 영향X

▶Cl- 등.. pH로 용해도 높여줄 수 없음

 

 

 

 

 

 

 


침전과 정성분석

지금까지는 염(이온성 고체) 녹는 걸 봤다면,

반대로 고체 형성을 볼 차례!

두 용액을 혼합할 때 침전될 것인가?!

▶이온곱Q와 용해도곱Ksp를 비교한다

 

 

 

침전 여부 예상, 침전 후 평형 농도

이온곱 Q: Ksp와 같지만 평형농도가 아니라 초기농도

 

Q>Ksp : 침전
Q=Ksp : 평형
Q<Ksp : 침전X 더 용해될 수 있삼

 

-침전 여부 결정-

0. 불용성/난용섬 조합 찾기

1. 각 이온의 혼합용액에서의 농도 새로 구한다

2. Q 구하고 Ksp와 비교 

 

-침전 후 평형 농도 계산-

보통 Ksp는 매우 작기 때문에, 염을 다 생성하고 일부 해리 된다고 가정한다

3. 한계반응물 느낌으로 염 생성되었다고 생각

4. 하나는 공통이온처럼 취급해, 다른 하나를 Ksp에 대입

 

 

 

예제1. 침전 여부 결정

더보기

예제1. 침전 여부 결정

예제2. 침전 후 평형농도 구하기

 

 

 

선택적 침전

금속 염의 용해도 차이를 이용해, 선택적으로 특정 금속을 침전하는 것

음이온을 점진적으로 넣어주며..

 

1. 처음엔 Q<K라 계속 용해 된다

2. Q=K 되는 농도를 넘어가면 침전되기 시작

 

선택적 침전 예

 

 

황화 이온 침전제로 쓰기

이유 (1) 특히 금속+황화이온(S2-) 조합은 염마다 용해도 차이가 크다!

따라서 S2-를 음이온으로 서서히 넣어주면 선택적 침전에 유용하다

이유 (2) S2-는 염기성이라 농도 조절이 쉽다!

용액의 pH를 조절하며 S2- 농도 조절할 수 있음

-산성 용액에서 S2- 작음  >> 난용성인 애들 선택적 침전

-염기성 용액에서 S2- 큼  >> 용해도 큰 애들도 침전

 

 

산성 -  S2- 낮아 Q도 작으니, K 작은 난용성 선택적 침전 (CuS, HgS)

염기성 - S2- 커 Q가 커지니, K 큰 용해도 큰 애들도 침전되기 시작  (MnS, NiS)

 

 

 

정성 분석

양이온을 다섯 그룹으로 나누어, 다섯 그룹이 침전되는 체계도 보여줄게여

 

1. 불용성 염화물 Ag+, Pb2+, (Hg2)2+   

HCl(Cl-) 넣기

 

2. 산성에서 불용성 황화물 Hg2+, Cd2+, Bi3+, Cu2+, Sn4+

HCl의 H+ 때문에 산성이라, [S2-] 낮음

따라서 비교적 불용성인 황화물 금속 침전

 

3. 염기성에서 불용성 황화물 CO2+, Zn2+, Mn2+, Fe2+

OH- 넣어주어 [S2-] 커짐

비교적 용해도 큰 황화물들도 침전

---1A, 2A 완-------------------------------------------------

 

4. 불용성 탄산염 Ba2+, Ca2+, Mg2+ (남은 2A족)

(CO3)2- 넣어서 침전

 

5. 남은 1A족, NH4+

일반적인 음이온과 가용성 염을 만든다네여..

결국 뭐 계속 녹아있다는 거져

불꽃 색이나 보고 판별하삼 

 

 

 

 

 

 

 


착이온과 관련된 평형

 

 

착이온과 리간드

착이온: 리간드로 둘러싸인 금속 이온으로 이루어진, 전하를 띤 화학종

            ex. Co(H2O)6 2+, Ni(NH3)6 2+   / CoCl4 2+, Cu(NH3)4 2+  /  Ag(NH3)2 +

            **배위수: 금속 이온에 결합된 리간드 수

리간드: Lewis 염기인 분자나 이온 (금속 이온 빈 오비탈에 고립전자쌍 제공 -> 공유결힙 형성)
            ex. H2O, NH3, Cl-, CN-

 

 

형성 상수(=안정도 상수)

금속-리간드 결합으로 착이온 생성되는 단계들의 평형상수

1. K1, K2 다 크고 NH3 과량이니 실질적으로 완결된다고 가정

2. Ag(NH3)2+에서 찔따꼼씩 해리 된다고 생각 K2, K1 이용

    -리간드는 사실 상 일정, K2에 K랑 리간드 나눠주는..

 

형성상수로 평형농도 구하기 예제

 

 

 

 

착이온으로 용해도 조절

여러 가지 금속 이온 중.. 선택적 침전으로 얻은 금속의 불용성 염..  

이제 금속만 얻고 싶어!!

그럼 다시 음이온 떼어 내서 금속 녹여야 돼!! <용해>

 

착이온을 형성해서 불용성 염의 용해도를 높일 수 있어!!

**특히 염화물!! 음이온이 Cl-처럼 염기성 없어서 H+로 고갈 안 될 때 유용

 

용해 평형을 오른쪽으로 움직이기 위해 착이온 형성

-르 샤틀리에로 형성

금속 양이온이 착이온 형성하느라 고갈

-K로 설명

용해 K는 작지만...

착이오 형성 K는 커서

단계들의 합인 K가 커지는 걸 이용하는 셈!

 

 

 

불용성 고체 녹이는 2가지 방법

음이온이 좋은 염기 일 때 음이온이 염기성 거의 없을 때 ex. Cl-
용액 산성화 -> 용해도 증가 양이온과 착이온 형성하는 리간드 용액 -> 용해도 증가

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

댓글