אתר ללימוד כימיה לבגרות

פרטי התקשרות
muchanim100@gmail.com
טלפון: 052-8747201

חישובים בתמיסות: “טריק יון משותף”

איך אפשר לשנות את ריכוז יון  מסויים בתמיסה?

ראשית נזכור את הגדרת הריכוז המולרי:

c = n/V

n – מספר מולים של המומס
V – נפח התמיסה
c – ריכוז מולרי של התמיסה

  1. אפשר לשנות את הנפח V (טריק שינוי הנפח): אם נוסיף מים אז הריכוז של היון ירד (כי הנפח יגדל) ואם נוציא מים (לדוגמה על ידי אידוי) נרכז את התמיסה, ריכוז היון יגדל.
  2. יש שיטה נוספת להגדיל או להקטין את ריכוז היון בתמיסה מבלי לשנות את הנפח:

    א. אם נוסיף מהיון הנדון לתמיסה אז ריכוזו יגדל כי נגדיל את מספר המולים n שלו בתמיסה
    ב. אם נוסיף חומר המשקע את היון (כלומר היוצר חומר יוני קשה תמס אתו) אז הריכוז של היון ירד כי מספר המולים n של היון בתמיסה ירד.

 

טוב, אז מה זה "טריק היון המשותף"?

“טריק היון המשותף” הוא מצב בו מוסיפים לתמיסה של יון מסויים חומר עם אותו היון ובכך מגדילים את מספר המולים שלו בתמיסה.

יש שתי דרכים לעשות זאת:

  1. להוסיף חומר יוני טהור (מוצק) קל תמס המכיל את אותו היון.
  2. להוסיף תמיסה המכילה את אותו היון.

הערה:

 במקרה השני, אנו מוסיפים גם מים לתמיסה ולכן משנים את הנפח כלומר הטריק הוא כפול: טריק שינוי הנפח וטריק היון המשותף!
במקרה כזה יתכן שריכוז היון המשותף ירד בתמיסה הסופית כי מצד אחד מגדילים את מספר היונים של היון n אבל מצד שני, מגדילים את הנפח של התמיסה V.

דוגמה

דוגמה 1: הוספת חומר יוני טהור (מוצק) לתמיסה (אין טריק שינוי הנפח)
ל-200 מל’ תמיסת אשלגן כלורי M0.1 הוסיפו 3 גר’ אשלגן פחמתי  K2CO3. מה ריכוז יון האשלגן בתמיסה לאחר הערבוב?

שיטה

באופן כלל נזהה את היון המשותף, נחשב את מספר המולים שלו לפני הערבוב בכל אחד מהחומרים, נעשה את הסכום של שני מספרי המולים שקיבלנו ונחלק בנפח הסופי אחרי הערבוב.

  1. לזהות שמדובר על טריק יון משותף: רואים בבירור שמדובר על ערבוב של שני חומרים יוניים המכילים את היון אשלגן K+n
  2. לרשום את תגובות ההמסה המאוזנות של שני החומרים במים במרווח מספיק לבניית טבלת חישובים תחתן.

הערה:
א. גם אם אחד החומרים הוא מוצק, ברגע שמוסיפים אותו לתמיסה של החומר השני, מתמוסס במים
ב. ראשון החומר שבכוס ושנית החומר שמוסיפים לכוס (הסדר יעזור לנו בעתיד עם שאלות המבקשות השוואה בין התמיסות)

3. לחשב את מספר המולים של היון המשותף (בונים טבלה קטנה מתחת לכל תגובה)

  1. לחשב סכום מספר המולים של היון המשותף ( n1 + n2) ולחלק בנפח הסופי.

       (1)   KCl(s)   H2O(l)     >  K+(aq)  +   Cl(aq)n

        (2)   K2CO3(s)   H2O(l)     >  2K+(aq)  +   CO32-(aq)n

(1)          KCl(s)   H2O(l)     >  K+(aq)  +   Cl(aq)n

                יחס מולים      1         :    1                  :      1
 (מולים)  n   0.02              n1 = 0.02
  (M)      c    0.1                                              
   (ל’)      V    0.2

 

(2)         K2CO3(s)   H2O(l)     >  2K+(aq)  +   CO32-(aq)n
                   יחס מולים      1      :         2                  :       1   
(מולים)n       0.0217            n2 = 0.0434
 (גר’) m       30                                              
 (מול/גר’)MW 138.2

MW    =  39.1 · 2 + 12.0 + 16.0 · 3 = 138.2  מול/גר’

                                                      K+(aq)  

  (מולים)  סופי   n            n1 + n2 = 0.02 + 0.0434 = 0.0634
   (M)       סופי c          c = n/V = 0.0634/0.2 = 0.317 M                       
  (ל’)           סופי V                                  0.2

דוגמה 2: הוספת תמיסה לתמיסה (יש גם טריק שינוי הנפח)

ל-40 מל’ תמיסת ליתיום חנקתי 1.0M הוסיפו 20 מל’ תמיסה אלומיניום חנקתי Al(NO3)3  0.1M  . חשב ריכוז היון החנקתי בתמיסה לאחר הערבוב

שיטה:

השיטה היא זהה לשיטה לעיל. רק צרי לשים לב שיש גם טריק שינוי הנפח: הנפח הסופי הוא סכום הנפחים של התמיסות. הדבר יכול לגרום לירידה בריכוז היון למרות המספר המולים שלו עולה (כך קורה בדוגמה זו).

פתרון: נפתור ללא בניית טבלאות

  1. ניסוח התגובות:

(1)  LiNO3(s)   H2O(l)     >  Li+(aq)  +   NO3(aq)n

(2)  Al(NO3)3(s)   H2O(l)     >  Al3+(aq)  +   3NO3(aq)n

  1. חישוב מספר המולים של היון המשותף לפני הערבוב:

n LiNO3(s) = 1.0 M · 0.04 lt = 0.04 mol
יחס המולים בין ליתיום חנקתי והיון חנקתי הוא 1:1 ולכן

n1 NO3(aq) = 0.04 mol

n Al(NO3)3(s) = 0.1 M · 0.02 lt = 0.002 mol
יחס המולים בין אלומיניום חנקתי והיון חנקתי הוא 1:3 ולכן

n2 NO3(aq) = 3 · 0.002 mol = 0.006 mol

  1. חישוב סכום מספר המולים של היון המשותף וחילוק בנפח הסופי (סכום נפחי התמיסות)

n NO3(aq) = n1 NO3(aq) + n2 NO3(aq) = 0.04 + 0.006 = 0.046 mol

V = V1 + V2 = 0.04 lt + 0.02 lt = 0.06 lt

c = n/V = 0.046 mol/0.06 lt = 0.767M

ניתן לראות שהריכוז של היון NO3(aq)n לאחר הערבוב 0.767M קטן מאשר לפני הערבוב 1.0M כתוצאה ממיהול הנובע משינוי הנפח.

תרגול

1. ל-250 מל’ תמיסת  אשלגן ברומי 0.2 מולר הוסיפו 35 גר’ אשלגן זרחתי. מה ריכוז יוני אשלגן בתמיסה לאחר הערבוב?      יון זרחתי: PO4-3
א. 0.912 M
ב. 0.585 M
ג. 2.18 M
ד. 0.2 M

לתרגול המלא הכולל 7 שאלות, נא להירשם בקורס כימיה לכיתה י”א בקישור הבא: אפשרויות מנוי