Do roztworu zawierającego jony Ca2+ i Ni2+ o jednakowym stężeniu dodawano kroplami roztwór węglanu sodu. Iloczyn rozpuszczalności dla węglanu wapnia wynosi 4,8x10-9, a dla węglanu niklu 1,7x10-7. Jako pierwszy wytrąci się węglan
Odpowiedzi
Informacja zwrotna
Węglan wapnia (CaCO₃) wykazuje znacznie niższy iloczyn rozpuszczalności (Ksp = 4,8 x 10⁻⁹) w porównaniu do węglanu niklu (NiCO₃), którego Ksp wynosi 1,7 x 10⁻⁷. W praktyce oznacza to, że przy dodawaniu roztworu węglanu sodu (Na₂CO₃) do roztworu zawierającego jony Ca²⁺ oraz Ni²⁺, węglan wapnia osiągnie stan nasycenia i zacznie się wytrącać w pierwszej kolejności. To zjawisko można wyjaśnić na podstawie zasady Le Chateliera, która mówi, że system dąży do zminimalizowania wpływu zmian w warunkach równowagi. W tym przypadku, dodanie węglanu sodu zwiększa stężenie jonów CO₃²⁻, co prowadzi do wytrącania się węglanu wapnia. Po wytrąceniu, węglan wapnia nie ulegnie dalszemu rozpuszczeniu w nadmiarze węglanu sodu, ponieważ jego rozpuszczalność jest bardzo niska. Praktyczne zastosowanie tej wiedzy można dostrzec w procesach oczyszczania wody, gdzie usuwanie jonów wapnia jest kluczowe dla regulacji twardości wody.
Odpowiedzi sugerujące, że węglan wapnia ulegnie rozpuszczeniu w nadmiarze odczynnika strącającego, wynikają z błędnego zrozumienia pojęcia iloczynu rozpuszczalności oraz mechanizmów równowagi chemicznej. W rzeczywistości, węglan wapnia ma bardzo niski iloczyn rozpuszczalności, co oznacza, że niewielkie stężenie CO₃²⁻ wystarczy, aby wytrącić go z roztworu. Przekonanie, że węglan niklu wytrąci się zamiast węglanu wapnia, bierze się z porównania Ksp, ale nie uwzględnia faktu, że w danym przypadku ilość Ca²⁺ jest równa ilości Ni²⁺. Ponadto, gdy CaCO₃ wytrąca się z roztworu, jego dalsze rozpuszczanie nie będzie miało miejsca w obecności nadmiaru Na₂CO₃. W związku z tym, w praktycznych aplikacjach, takich jak chemiczne procesy oczyszczania wody, ważne jest, aby zrozumieć, które związki chemiczne będą się wytrącać jako pierwsze i jakie będą ich właściwości rozpuszczalności. Typowe błędy myślowe obejmują błędne zakładanie, że wyższy iloczyn rozpuszczalności oznacza, że związek nie ulegnie wytrąceniu, co jest mylące w kontekście stężenia i równowagi chemicznej.