Chemical Reactions I: Ioniset nettoyhtälöt

4.2 Kupariyhdisteiden liukoisuus

Aiheet: Kemialliset reaktiot, liukoisuus Ksp, netto-ioniyhtälöt

Kuvaus: Tämä reaktio havainnollistaa kuparikloridin liukoisuuden eroa veteen ja sen jälkeen natriumhydroksidin lisäyksellä.

Materiaalit:

• Kuparikloridi(t), CuCl2‡
• 1 100 ml:n dekantterilasi
• 1 400 ml:n dekantterilasi
• kellolasi
• spatula
• ravintolautanen*
• ravintolapalkki
• 1M NaOH‡
• huuhtelupullo, jossa on vettä

*Jakautuva tuote. Tämä esine sijaitsee kemikaalien säilytyskaappeja vastapäätä olevassa ylimmässä laatikossa. Pöydän päällä on myös suurempia sekoituslevyjä.

‡ Kuparikloridi sijaitsee yleisissä kemikaalien säilytyskaapeissa. Natriumhydroksidi sijaitsee hupun alla olevassa kaapissa.

Menettely:

1. Lisää 300 ml:n dekantterilasiin vettä ja aseta se sekoituslevylle, jossa on sekoitustanko.
2. Aseta hieman kuparikloridia kellolasin päälle.
3. Lisää vettä niin paljon, että kiinteä aine liukenee.
4. Siirrä liuos sekoituslevyllä olevaan dekantterilasiin, jossa on vettä. Sekoita käyttäen sekoitustankoa.
5. Lisätään NaOH:ta, jotta saadaan kuparihydroksidin sakka.

Keskustelu:

Kuparikloridi liukenee veteen. Se dissosioituu seuraavasti:

CuCl2(s) → Cu2+(aq) + 2Cl-(aq)

Lisäämällä natriumhydroksidia syntyy kuparihydroksidin sakka.

CuCl2(aq) + 2NaOH (aq) → Cu(OH)2(s) + 2NaCl(aq)

Netto-ioniyhtälö:

Cu2+ (aq) + 2OH-(aq) → Cu(OH)2(s)

Liukoisuussääntöjen perusteella kuparihydroksidi ei liukene veteen, kun taas kuparikloridi on.

Liukoisuustuotevakio (Ksp) on tasapainovakio, joka liittyy liuenneen aineen ionisaatiotuotteisiin, ja sen avulla voimme ymmärtää, miksi kuparihydroksidi on näennäisesti liukenematon veteen. Ksp määritetään kokeellisesti mittaamalla ionien pitoisuudet liuoksessa. Kuparihydroksidia liukenee pieni määrä puhtaaseen veteen, ja tasapainotila syntyy. Kuparihydroksidin tasapainoyhtälö vedessä on esitetty alla:

Cu(OH)2(s) ⇔ Cu2+(aq) + 2OH-(aq)

Liukoisuustuotevakio, joka on ionien konsentraatioiden tulo ja joka on määritetty kokeellisesti, on annettu alla:

Ksp = 2 = 2,2 x 10-20

Ksp on hyvin pieni, mikä tarkoittaa, että kuparihydroksidi dissosioituu hyvin vähän veteen, kun taas valtaosa jää kiinteäksi.

Turvallisuus: Kuparikloridi on syövyttävää. Natriumhydroksidi on erittäin syövyttävää ja voi aiheuttaa vakavia palovammoja. Käytä asianmukaisia suojavarusteita, mukaan lukien käsineet ja suojalasit.

Hävittäminen: Kuparihydroksidi liuoksessa voidaan säästää demoa 4.10 Hydroksidin puhdistus varten. Hävittämistä varten lisätään hieman suolahappoa hydroksidin liuottamiseksi ja hävitetään sopivaan vesijäteastiaan.