Basisfuncties: Machtsfuncties
Context 4: Oplosbaarheid van chemische stoffen
Een context waarin je machtsfuncties ook tegen komt is een heterogene evenwichtstoestand van een elektrolyt in een verzadigde waterige oplossing.
Calciumfluoride lost maar gedeeltelijk in water op; er is sprake van een evenwichtsreactie \[\mathrm{CaF}_2 (\mathrm{vast}) \rightleftharpoons \mathrm{Ca}^{2+}+2\mathrm{F}^{-}\] Het oplosbaarheidsproduct \(K_s\) is gelijk aan het product van de concentraties van de opgelost ionen, met iedere concentratie verheven tot een macht met exponent gelijk aan de stoichiometrische coëfficiënt van het betrokken ion in de ionisatievergelijking. In dit geval geldt dus: \[K_s=\left[\mathrm{Ca}^{2+}\right]\cdot \left[\mathrm{F}^{-}\right]^2\] Stel dat \(x\) mol calciumfluoride oplost per liter, dan geldt: \[\left[\mathrm{Ca}^{2+}\right]=x, \quad \left[\mathrm{F}^{-}\right]=2x\] en \[K_s=x\cdot (2x)^2=4x^3\] Hieruit blijkt dat het oplosbaarheidsproduct \(K_s\) in dit specifieke geval een derdegraads machtsfunctie in het aantal mol vaste stof dat per liter oplost. Gegeven het oplosbaarheidsproduct \(K_s\) kun je met deze formule uitrekenen hoeveel stof oplost. Omgekeerd kun je het oplosbaarheidsproduct berekenen als je een ionconcentratie in de verzadigde waterige oplossing kent.
\(\phantom{x}\)
Let goed op het verschil tussen de begrippen oplosbaarheidsproduct en oplosbaarheid: De laatste term gaat over een fysische eigenschap van een stof, namelijk de mate waarin de stof kan oplossen (uitgedrukt een in ionconcentratie in een verzadigde oplossing), terwijl de eerste term een evenwichtsconstante is van een oplossingsreactie.
\(\phantom{x}\)
We geven een concreet voorbeeld van de berekening van oplosbaarheid.
\(\phantom{x}\)
Gebruik onderstaande rekenmachine voor berekeningen.
In wetenschappelijke E-notatie: