Độ tan (kí hiệu là S) được tính bằng số mol chất tan trong 1lít dung dịch bão hồ chất đĩ
Khi biết tích số tan của một chất ở nhiệt độ nào đĩ cĩ thể tính được độ tan S của chất đĩ.
Ví dụ: Tính độ tan của BaSO4 trong nước biết TBaSO4 = 1,1.10-10 ở 25 oC Gọi S là độ tan của BaSO4, ta cĩ:
BaSO4 → Ba2+ + SO42- S mol/l S mol/l S mol/l
S mol BaSO4 hồ tan phân ly hồn tồn thành S mol ion Ba2+ và S mol SO42-
TBaSO4 = [Ba2+].[SO42-] = S.S S = √𝑇 =√1,1. 10−10 = 1,05.10-5 mol/l Tổng quát cho chất ít tan AmBn cĩ độ tan S:
AmBn ⇄ mAn+ + nBm-
86
S = √𝑻𝑨𝒎𝑩𝒏 𝒎𝒎𝒏𝒏 𝒎+𝒏
Các yếu tố ảnh hưởng đến độ tan của kết tủa
-Ảnh hưởng của ion chung (ion cùng tên)
Ion chung là ion cĩ trong thành phần của kết tủa. Nếu thêm ion chung vào dung dịch bão hồ của kết tủa đĩ, tích số ion sẽ lớn hơn tích số tan, cân bằng sẽ chuyển dịch về phía tạo kết tủa, do đĩ làm giảm độ tan của kết tủa.
Ví dụ: Tính độ tan của PbSO4 trong nước nguyên chất và trong dung dịch NaSO4 0.01M, biết TPbSO4= 1,6.10-8
PbSO4⇄ Pb2+ + SO42-
- Độ tan của PbSO4 trong nước nguyên chất:
S = √T = √1,6. 10−8 = 1,26. 10−4 mol/l - Trong dung dịch NaSO4 0.01M
Gọi độ tan của PbSO4 là S thì [Pb2+] = S và [SO42-]= S+0.01
TPbSO4 = [Pb2+]. [SO42−] = S. (S + 0,01)
Vì S<<0.01 nên TPbSO4= 0.01S → S= 1,26.10-6 mol/l
Như vậy độ tan của PbSO4 trong dung dịch NaSO4 nhỏ hơn độ tan của nĩ trong nước rất nhiều.
- Ảnh hưởng của các ion khác ion của kết tủa (ion lạ)
Khi thêm vào dung dịch bão hồ của một chất điện ly ít tan một muối bất kì khơng cĩ ion chung với nĩ thì sự cĩ mặt các ion lạ sẽ làm tăng lực tương tác giữa các ion trong dung dịch, nghĩa là làm giảm hệ số hoạt độ (f) trong biểu thức tích số tan, do đĩ nồng độ ion của kết tủa sẽ tăng và làm tăng độ tan của kết tủa. Ảnh hưởng này cịn gọi là hiệu ứng muối.
Ví dụ: Tính độ tan của AgCl trong KNO3 0.1M. Biết TAgCl= 1,8.10-10
Trong nước nguyên chất lực ion nhỏ, f= 1 nên độ tan của AgCl là: S = √TAgCl = √1,8. 10−10 = 1,34. 10−5 mol/l
Trong dung dịch KNO3 0,1M lực ion lớn, thì tích số tan sẽ bằng tích số hoạt độ của các ion trong dung dịch bão hồ.
TAgCl = [Ag+]. 𝑓𝐴𝑔+. [𝐶𝑙−]. 𝑓𝐶𝑙 = S2f2
Trong đĩ lgf = −0.5√0,1
1+√0,1 = −0,88 → f = 0,76 S = √𝑓𝑇2 = √1,8.10−10
87
- Ảnh hưởng của ion H+ (pH) và chất tạo phức đến độ tan của kết tủa
Độ tan của kết tủa sẽ tăng nếu các ion kết tủa tham gia vào các phản ứng phụ với các chất lạ cĩ trong dung dịch (ion H+ các chất tạo phức).
Ví dụ 1: Tính độ tan của CaF2 trong dung dịch HCl 0.01M. Biết KHF = 6.10-4 và TCaF2= 4.10-11
CaF2⇄ Ca2+ + 2F-
Ca2+ khơng tham gia phản ứng phụ, gọi độ tan của CaF2 trong HCl là S thì [Ca2+]= S
F- tham gia phản ứng với H+
H+ + F- ⇄ HF; KHF = [𝐻+].[𝐹−] [𝐻𝐹] [𝐹−]′ = [𝐹−] + [𝐻𝐹] = [𝐹−] +[𝐻 +]. [𝐹−] 𝐾𝐻𝐹 = [𝐹 −]. (1 +[𝐻 +] 𝐾𝐻𝐹) = 2𝑆 𝑇𝐶𝑎𝐹′ 2 = [𝐶𝑎2+] ∙ ([𝐹−]′)2 = 4𝑆3 𝑇𝐶𝑎𝐹′ 2 = [𝐶𝑎2+] ∙ ([𝐹−])2 ∙ (1 +[𝐻+] 𝐾𝐻𝐹) 2 =4.10-11.(1+10 −2 6.10−4)2=1,25.10-8 S = √𝑇𝐶𝑎𝐹2′ 4 3 = √1,25.10−8 4 3 = 6,8.10-3 mol/l
Ví dụ 2: Tính độ tan của AgCl trong dung dịch NH3 10-3M. Biết TAgCl= 2.10-10, phức [Ag(NH3)2]+ cĩ hằng số bền β1= 103,2 ; β2= 103,8.
AgCl ⇄ Ag+ + Cl-
Cl- khơng tham gia phản ứng phụ, chỉ cĩ Ag+ tham gia phản ứng tạo phức với NH3
Ag+ + NH3⇄ [Ag(NH3)]+ 𝛽1
Ag+ + 2NH3⇄ [Ag(NH3)2]+ 𝛽2
[Ag+]' = [Ag+] + [Ag(NH3)]+ + [Ag(NH3)2]+
[Ag+]' = [Ag+].(1+ 𝛽1. [𝑁𝐻3] + 𝛽2. [𝑁𝐻3]2) = [Ag+].2,6
Gọi độ tan của AgCl trong NH3 là S thì [Cl-] = S và [Ag+]’= [Ag+].2,6 = S T'
AgCl = [Cl-].[Ag+]’ = [Cl-].[Ag+].2,6 = TAgCl. 2,6 = 2.10-10.2,6 = 5,2.10-10
S = √𝑇𝐴𝑔𝐶𝑙′ =√5,2.10−10 = 2,3.10-5 mol/l.
88
Tích số tan chỉ là hằng số ở một nhiệt độ nhất định. Nhiệt độ thay đổi thì độ tan cũng thay đổi. Sự thay đổi của độ tan theo nhiệt độ liên quan đến hiệu ứng nhiệt khi hồ tan.
+ Đối với chất thu nhiệt khi hồ tan, thì độ tan sẽ tăng khi nhiệt độ tăng
Ví dụ: PbI2 tan nhiều khi đung nĩng
Độ tan của AgCl ở 100OC lớn gấp 25 lần độ tan của nĩ ở 10OC
+ Đối với chất toả nhiệt khi hồ tan thì độ tan sẽ giảm khi nhiệt độ tăng
Ví dụ: độ tan của CaSO4.0.5H2O ở 60OC cĩ độ tan lớn gấp 3 lần độ tan của nĩ ở 100OC.
-Ảnh hưởng của dung mơi
Phần lớn các chất vơ cơ ít tan trong dung mơi hữu cơ hơn trong nước do độ phân cực của dung mơi hữu cơ nhỏ hơn độ phân cực của nước.
Ví dụ: CaSO4 tan khá trong nước (S= 7,8.10-3 mol/L) nhưng hầu như khơng tan trong rượu etylic.
Vì vậy trong trường hợp nếu kết tủa được tạo từ dung dịch nước cĩ độ tan khá lớn thì cần thiết tiến hành kết tủa trong dung mơi thích hợp.
- Ảnh hưởng của kích thước hạt kết tủa:
Đối với cùng một lượng chất, kết tủa dạn hạt nhỏ tan nhiều hơn kết tủa dạng hạt lớn vì trên bề mặt của các tinh thể nhỏ cĩ nhiều gĩc cạnh, các ion ở các vị trí gĩc cạnh dễ tan hơn ở các vị trí khác vì ở các vị trí bên trong các ion bị giữ chặt hơn. Do đĩ trong thực tế để tách hồn tồn kết tủa, người ta tìm cách để được tinh thể hạt to.