Oplosbaarheid versus oplosbaarheidsproduct van zouten

Oplosbaarheid versus oplosbaarheidsproduct van zouten Zowel de oplosbaarheid als het oplosbaarheidsproduct van een zout geven aan hoe goed dat zout oplost in water. Alle zouten, ongeacht hun moleculaire structuur, kunnen met elkaar worden vergeleken op basis van hun oplosbaarheid. Zouten die goed oplosbaar zijn in water hebben steeds een grotere oplosbaarheid dan zouten die minder goed oplossen. Op basis van het oplosbaarheidsproduct kunnen echter alleen zouten met eenzelfde moleculaire structuur onderling worden vergeleken.

Zouten

Een zout is opgebouwd uit een positief geladen en een negatief geladen atoom of atoomgroep, respectievelijk een kation en een anion genoemd. Hoeveel kationen er aan hoeveel anionen zijn gebonden in een bepaald zout, hangt af van de lading van de ionen. Een zout is steeds elektrisch neutraal, de som van de totale positieve en de totale negatieve lading is steeds gelijk aan 0.

Voorbeelden
  • Voorbeelden van kationen: NH4+, Na+, Ca2+, Fe2+, Fe3+, Al3+, ...
  • Voorbeelden van anionen: Cl-, CO32-, SO42-, PO43-, ...
  • Voorbeelden van zouten:
    • Keukenzout bestaat uit Na+- en Cl--ionen. Daar beiden éénwaardige ionen zijn, zal de chemische formule van keukenzout NaCl (natriumchloride) zijn.
    • Kalk bestaat uit Ca2+- en CO32--ionen. Daar beide ionen tweewaardige ionen zijn, zal hier de chemische formule CaCO3 (calciumcarbonaat) zijn.
    • Soda bestaat uit Na+- en CO32--ionen. Om deze ionen te combineren tot een elektrisch neutrale stof, dienen er twee Na+-ionen gecombineerd te worden met één CO3--ion. De chemische formule wordt dan Na2CO3 (dinatriumcarbonaat).

Algemeen
Een zout samengesteld uit Xa+- en Yb--ionen heeft als brutoformule XnYm
met: [n.(+a) + m.(-b)] = 0

Dissociatie van zouten

Zoutmoleculen die in oplossing gaan, zullen dissociëren in hun samenstellende ionen. XnYm → n.Xa+ + m.Yb-

De oplosbaarheid van een zout S

De oplosbaarheid van een zout is de maximum hoeveelheid die van dat zout kan worden opgelost in een bepaalde hoeveelheid water.
  • Een oplossing die minder dan deze maximale hoeveelheid bevat, is een onverzadigde oplossing. Er kan nog meer van het zout worden opgelost.
  • Een oplossing die net deze maximale hoeveelheid bevat, is een verzadigde oplossing.
  • Een oplossing die meer dan deze maximale hoeveelheid bevat, is een overzadigde oplossing. Dit is echter een onstabiele toestand en deze treedt slechts zelden op. Bij de meeste stoffen zal er zich bij het overschrijden van de maximale hoeveelheid een neerslag vormen.

Het oplosbaarheidsproduct Ks van een zout

Indien je meer zout in water brengt dan oplosbaar is, zal er zich een heterogeen evenwicht instellen. De maximaal oplosbare hoeveelheid zal zich in oplossing (gedissociëerd) en de overmaat zal zich in het neerslag (niet gedissociëerd) bevinden. Dit is een dynamisch evenwicht, m.a.w. voortdurend gaan er ionen uit het neerslag in oplossing, maar tegelijkertijd zullen evenveel ionen hercombineren en neerslaan.

XnYm ↔ n.Xa+ + m.Yb-

De uitdrukking voor de evenwichtsconstante van dit evenwicht is de volgende.

Ks = cn(Xa+). cm(Yb-) / c(XnYm)
met c = de evenwichtsconcentratie van de ionen/stoffen tussen haakjes.

XnYm is een vaste stof en de concentratie ervan wordt per definitie gelijkgesteld aan 1. De uitdrukking voor de evenwichtsconstante kan dus vereenvoudigd worden.

Ks = cn(Xa+). cm(Yb-)

Hoe maak je een verzadigde oplossing?

Uit de zuivere stof
Je kan een verzadigde oplossing van een bepaalde stof maken door een grotere hoeveelheid dan de oplosbaarheid van die stof in water te brengen. Er zal zich dan een evenwicht instellen tussen opgeloste en neergeslagen ionen. Na filtratie van dit heterogeen mengsel, wordt een verzadigde oplossing verkregen.

Door samenvoeging van goed oplosbare zouten
Door twee goed oplosbare zouten samen in oplossing te brengen, kan er uit de samengevoegde ionen een slecht oplosbaar zout ontstaan dat zal neerslaan. Na filtratie wordt hier ook een verzadigde oplossing verkregen van het slecht oplosbare zout. In tegenstelling tot een verzadigde oplossing verkregen uit een zuivere stof, zal deze verzadigde oplossing ook nog andere ionen bevatten.

Stel bijvoorbeeld: NaCl + AgNO3. AgNO3 en NaCl zijn goed oplosbare zouten. Door beide zouten samen in oplossing te brengen ontstaat het slecht oplosbare AgCl.

Na+ + Cl- + Ag+ + NO3- ↔ AgCl + Na+ + NO3-

Er zal zich een AgCl-neerslag vormen indien het ionenproduct IP = c(Ag+) × c(Cl- > Ks(AgCl) = 1.77×10-10.
  • Neerslag (of oververzadiging) als I.P. > Ks
  • Verzadigde oplossing als I.P. = Ks
  • Onverzadigde oplossing als I.P. < Ks

Rekenvoorbeeld
Stel: 100mL van een NaCl-oplossing (0.001mol/L) + 100mL van een AgNO3-oplossing (0.0005mol/L)

Aantal mol van elk ion in deze oplossing:
  • Aantal mol Na+: 0.1L × 0.001mol/L = 0.0001 mol
  • Aantal mol Cl-: 0.1L × 0.001mol/L = 0.0001 mol
  • Aantal mol Ag+: 0.1L * 0.0005mol/L = 0.00005 mol
  • Aantal mol NO3-: 0.1L × 0.0005mol/L = 0.00005 mol

Concentratie van elk ion in deze oplossing:
  • c(Na+)= 0.0001mol/0.2L = 0.00005 mol/L
  • c(Cl-) = 0.00001mol/0.2L = 0.00005 mol/L
  • c(Ag+) = 0.00005mol/0.2L = 0.00025 mol/l
  • c(NO3-) = 0.00005/0.2L = 0.00025 mol/L

De oplosbaarheidsproducten van de betrokken zouten zijn als volgt.
  • Ks (NaCl) = 36,0 (mol/L)2
  • Ks (AgNO3) = 162 (mol/L)2
  • Ks (NaNO3) = 106 (mol/L)2
  • Ks(AgCl) = 1.77×10-10 (mol/L)2

De praktische ionenproducten zijn als volgt.
  • IP(NaCl) = 0.00005mol/L × 0.00005mol/L = 3×10-9 (mol/L)2
  • IP(AgNO3) = 0.00025mol/L × 0.00025mol/L = 6.3×10-8 (mol/L)2
  • IP(NaNO3) = 0.00005mol/L × 0.00025mol/L = 1.3×10-8 (mol/L)2
  • IP(AgCl) = 0.00025mol/L × 0.00005mol/L = 1.3×10-8 (mol/L)2

Voor NaCl, AgNO3 en NaNO3 zijn de ionenproducten veel lager dan de oplosbaarheidsproducten. Voor AgCl is het berekend ionenproduct hoger dan het oplosbaarheidsproduct. Dit betekent dat er een AgCl-neerslag zal ontstaan en dat de oplossing dus verzadigd zal zijn aan Ag+- en Cl--ionen.

Verband tussen de oplosbaarheid en het oplosbaarheidsproduct van een zout

Type zout: XY

Voorbeeld AgCl
  • AgCl ↔ Ag+ + Cl-
  • Ks = c(Ag+) × c(Cl-)

c(Ag+) en c(Cl-) zijn de concentraties van de zilver- en chloride-ionen die maximaal in de oplossing aanwezig kunnen zijn.
  • c(Ag+)= c(Cl-) = S
  • Ks = S2 ↔ √Ks = S

Overzichtstabel
Zout (XY)DissociatiereactieOplosbaarheidsproduct Ks (mol/L)2 Oplosbaarheid S (mol/L)
CaSO4 CaSO4 → Ca2+ + SO42- 7.10×10-5 8.43×10-3
MgCO3 MgCO3 → Mg2+ + CO32- 6.82×10-6 2.61×10-3
SrSO4 SrSO4 → Sr2+ + SO42- 3.44×10-7 5.87×10-4
CuClCuCl → Cu+ + Cl- 1.72×10-7 4.15×10-4
NiCO3 NiCO3 → Ni2+ + CO32- 1.42×10-7 3.77×10-4
AgIO3 AgIO3 → Ag+ + IO3- 3.17×10-8 1.87×10-4
PbSO4 PbSO4 → Pb2+ + SO42- 1.82×10-8 1.35×10-4
CuBrCuBr → Cu+ + Cl- 6.27×10-9 7.92×10-5
CaCO3 CaCO3 → Ca2+ + CO32- 4.96×10-9 7.04×10-5
CaC2O4 CaC2O4 → Ca2+ + C2O42- 2.34×10-9 4.84×10-5
PbC2O4 PbC2O4 → Pb2+ + C2O42- 8.51×10-10 2.92×10-5
CuC2O4 CuC2O4 → Cu2+ + C2O42- 4.43×10-10 2.10×10-5
AgClAgCl → Ag+ + Cl- 1.77×10-10 1.33×10-5
ZnCO3 ZnCO3 → Zn2+ + CO32- 1.19×10-10 1.09×10-5
BaCrO4 BaCrO4 → Ba2+ + CrO42- 1.17×10-10 1.08×10-5
BaSO4 BaSO4 → Ba2+ + SO42- 1.07×10-10 1.03×10-5
FeCO3 FeCO3 → Fe2+ + CO32- 3.07×10-11 5.54×10-6
MnCO3 MnCO3 → Mn2+ + CO32- 2.24×10-11 4.73×10-6
CuICuI → Cu+ + I- 1.27×10-12 1.13×10-6
AgSCNAgSCN → Ag+ + SCN- 1.03×10-12 1.02×10-6
AgBrAgBr → Ag+ + Br- 5.35×10-13 7.31×10-7
CuSCNCuSCN → Cu+ + SCN- 1.77×10-13 4.21×10-7
PbCO3 PbCO3 → Pb2+ + CO32- 1.46×10-13 3.82×10-7
MnSMnS → Mn2+ + S2- 4.65×10-14 2.16×10-7
AgIAgI → Ag+ + I- 8.51×10-17 9.00×10-9
FeSFeS → Fe2+ + S2- 1.59×10-19 3.99×10-10
NiSNiS → Ni2+ + S2- 1.07×10-21 3.27×10-11
ZnSZnS → Zn2+ + S2- 2.93×10-25 5.41×10-13
SnSSnS → Sn2+ + S2- 3.25×10-28 1.80×10-14
PbSPbS → Pb2+ + S2- 9.04×10-29 9.51×10-15
CdSCdS → Cd2+ + S2- 1.10×10-29 3.32×10-15
CuSCuS → Cu2+ + S2- 1.27×10-36 1.13×10-18
HgSHgS → Hg2+ + S2- 6.44×10-53 8.02×10-27

Type zout X2Y2

Voorbeeld Cu2Cl2
Cu2Cl2 ↔ 2Cu+ + 2Cl-
Ks = c2(Cu+) × c2(Cl-)

Elk molecule koperchloride bevat twee koperionen en twee chloorionen. Voor elk molecule koperchoride dat er oplost, lossen er dus 2 chloorionen en 2 koperionen op.
c(Cu+) = 2×S
c(Cl-)= 2×S
Ks = (2×S)2 * (2×S)2 = 16×S4
S = (Ks/16)1/4

Overzichtstabel
Zout (XY)DissociatiereactieOplosbaarheidsproduct Ks (mol/L)4 Oplosbaarheid S (mol/L)
Hg2Cl2 Hg2Cl2 → 2Hg+ + 2Cl- 1.45×10-18 1.74×10-5
Hg2Br2 Hg2Br2 → 2Hg+ + 2Br- 6.41×10-23 1.42×10-6
Hg2I2 Hg2I2 → 2Hg+ + 2I- 2.82×10-29 3.60×10-8

Type zout: X2Y en XY2

Voorbeeld: Cu2S
  • Cu2S ↔ 2Cu+ + S2-
  • Ks = c2(Cu+)× c(S2-)

c(S2-)is de concentratie aan S2- ionen die maximaal in de oplossing kan aanwezig zijn. c(S2-)= S

Omdat een Cu2S molecule twee koperionen in zijn molecule heeft:
  • c(Cu2+) = 2×S
  • Ks = (2×S)2 × S = 4×S3
  • S = (Ks/4)1/3

Overzichtstabel
Zout (XY)DissociatiereactieOplosbaarheidsproduct Ks (mol/L)3 Oplosbaarheid S (mol/L)
Co(IO3)2 Co(IO3)2 → Co2+ + 2IO3- 1.21×10-2 1.45×10-1
Pb(SCN)2 Pb(SCN)2 → Pb+ + 2SCN- 2.11×10-5 1.74×10-2
Ag2SO4 Ag2SO4 → 2Ag+ + SO42- 1.20×10-5 1.44×10-2
PbCl2 PbCl2 → Pb2+ + 2Cl- 1.17×10-5 1.43×10-2
PbBr2 PbBr2 → Pb2+ + 2Br- 6.60×10-6 1.18×10-2
Ca(IO3)2 Ca(IO3)2 → Ca2+ + 2IO3- 6.47×10-6 1.17×10-2
Hg2SO4 Hg2SO4 → 2Hg+ + SO42- 7.99×10-7 5.85×10-3
Mn(IO3)2 Mn(IO3)2 → Mn2+ + 2IO3- 4.37×10-7 4.78×10-3
PbI2 PbI2 → Pb2+ + 2I- 8.49×10-9 4.80×10-3
CaF2 CaF2 → Ca2+ + 2F- 1.46×10-10 3.32×10-4
Ba(IO3)2 Ba(IO3)2 → Ba2+ + 2IO3- 4.01×10-9 3.98×10-3
Ag2CO3 Ag2CO3 → 2Ag+ + CO32- 8.45×10-12 1.28×10-4
Ag2CrO4 Ag2CrO4 → 2Ag+ + CrO42- 1.12×10-12 1.65×10-4
Pb(IO3)2 Pb(IO3)2 → Pb2+ + 2IO3- 3.68×10-13 3.89×10-4
Cu2SCu2S→ 2Cu+ + S2- 2.26×10-48 3.84×10-19
Ag2SAg2S→ 2Ag+ + S2- 6.69×10-50 2.56×10-17

Type zout X2Y3 en X3Y2

Voorbeeld Bi2S3
  • Bi2S3 ↔ 2Bi3+ + 3S2-
  • Ks = c2(Bi3+) × c3(S2-)

Daar 1 molecule Bi2S3 bestaat uit twee ionen Bi3+ en drie ionen S2-:
  • c(Bi3+) = 2S
  • c(S2-) = 3S
  • Ks = (2×S)2 × (3×S)3 = 36×S5
  • S = (Ks/36)1/5

Overzichtstabel
Zout (XY)DissociatiereactieOplosbaarheidsproduct Ks (mol/L)5 Oplosbaarheid S (mol/L)
Ni3(PO4)2 Ni3(PO4)2 → 3Hg2+ + 2PO43- 4.73×10-32 2.65×10-7
Ca3(PO4)2 Ca3(PO4)2 → 3Ca2+ + 2PO43- 2.07×10-37 2.20×10-8
Cu3(PO4)2 Ca3(PO4)2 → 3Cu2+ + 2PO43- 1.39×10-37 2.10×10-8
Bi2S3 Bi2S3 → 2Cu3+ + 3S2- 1.82×10-99 ≈0

Oplosbaarheid van zouten vergelijken

Het oplosbaarheidproduct van een zout geeft aan hoe goed een zout oplosbaar is in water. Om zouten onderling te vergelijken op basis van hun oplosbaarheidsproduct, dienen deze zouten echter dezelfde verhouding aan ionen te bevatten.

Bijvoorbeeld: vergelijking AgCl en FeS
Ks(AgCl) = c(Ag+) × c(Cl-) = S×S = S2 = 1.77×10-10 (mol/L)2
S = √1.77×10-10 = 1.33×10-5 mol/L

Ks(FeS) = c(Fe2+) × c(S2-) = S×S = 1.59×10-19 (mol/L)2
S = √1.59×10-19 = 3.99×10-10 mol/L

Bij beide zouten bestaat er een 1-1-verhouding tussen het kation en het anion. AgCl heeft een lager oplosbaarheidsproduct en dus ook een lagere oplosbaarheid dan FeS.

Bijvoorbeeld: vergelijking PbI2 en CuCl
Ks(PbI2) = c(Pb2+) × c2(I-) = S×(2S)2 = 4×S3= 8.49×10-9 (mol/L)3
S = (8.49×10-9/4)1/3 = 1.29×10-3 mol/L

Ks(CuCl) = c(Cu+) × c(Cl-) = S×S = S2 = 1.72×10-7 (mol/L)2
S = √1.72×10-7 = 4.15×10-4 mol/L

Bij PbI2 en CuCl zijn de ionenverhoudingen verschillend. Alhoewel het oplosbaarheidsproduct van PbI2 lager is dan dan van CuCl, vertoont het toch een hogere oplosbaarheid.
© 2020 - 2024 Guust2016, het auteursrecht van dit artikel ligt bij de infoteur. Zonder toestemming is vermenigvuldiging verboden. Per 2021 gaat InfoNu verder als archief, artikelen worden nog maar beperkt geactualiseerd.
Gerelateerde artikelen
Elektrolyten: ionisatie versus dissociatieElektrolyten: ionisatie versus dissociatieIonisatie en dissociatie zijn processen die vaak worden verward. Deze verwarring bestaat omdat bij beide processen vrije…
Psychische aandoeningen: dissociatieDissociatie komt vaker voor dan we denken: we dagdromen wel eens en lijken dan even van de wereld te zijn. Pas wanneer h…
Steen- en slibvorming in koel- en ketelwaterSteenvorming treedt op wanneer de oplosbaarheid van een stof in het water overschreden wordt en deze wordt sterk beïnvlo…
De 3 soorten stoffen (chemie)De 3 soorten stoffen (chemie)Er zijn 3 soorten stoffen vanuit de chemie: moleculaire stoffen, zouten en metalen. Hieronder staan alle drie de soorten…
Reducerende en niet-reducerende suikersReducerende en niet-reducerende suikersSuikers (sacchariden) zijn reducerend als ze als reductor kunnen optreden en zelf geoxideerd kunnen worden. Een reducere…
De sterkte van zuren en basen: de zuur- en baseconstanteDe sterkte van zuren en basen: de zuur- en baseconstanteNiet alle zuren vertonen dezelfde neiging om protonen af te geven en niet alle basen vertonen dezelfde neiging om proton…
Bronnen en referenties
  • Inleidingsfoto: Onefox, Pixabay
  • Analytische scheikunde 1 (Biermans, Pyra en Schuyten)
  • Fundamentele begrippen van algemene chemie (K. Bruggemans en Y. Herzog)
Guust2016 (74 artikelen)
Gepubliceerd: 09-07-2020
Rubriek: Wetenschap
Subrubriek: Scheikunde
Bronnen en referenties: 3
Per 2021 gaat InfoNu verder als archief. Het grote aanbod van artikelen blijft beschikbaar maar er worden geen nieuwe artikelen meer gepubliceerd en nog maar beperkt geactualiseerd, daardoor kunnen artikelen op bepaalde punten verouderd zijn. Reacties plaatsen bij artikelen is niet meer mogelijk.