[scheikunde] Ionische sterkte

[charlottedevreese]

Ik vind geen antwoord op volgende vraag:
Wat gebeurt er met de oplosbaarheid van Ca(H₂PO₄)₂ bij stijgende ionische sterkte? En wat er gebeurt er met de pH? (vraag uit cursus milieuchemie, bio-ingenieur)
Kan iemand mij daarbij helpen?

[ArcherBarry]

Opmerking moderator

Dit topic past beter in het huiswerkforum en is daarom verplaatst. S.v.p. graag netjes werken met sub- en superscript, ik heb jouw bericht aangepast.

[Dries De Vos]

Hallo!
Probeer onderstaande redenering goed te volgen. Dit zal je helpen je tweede vraag op te lossen.

\($Ca(H_2 PO_4)_2$\)

zal meer oplosbaar worden bij stijgende ionsterkte.
De reden hiervoor ligt hem in de definitie van de oplosbaarheidsconstante K_sp,welke niet opgesteld is uit concentraties, maar uit activiteiten.
Je zal deze oefening niet cijfermatig kunnen oplossen, maar een blik op de corresponderende formules werkt vaak verhelderend:
 
De activiteit van een ion is verbonden met diens concentratie als volgt:

\($a_T = \gamma * [T]$\)

.
In deze formule is

\($\gamma$\)

gelijk aan de activiteitscoëfficiënt van dit ion.
Deze

\($\gamma$\)

is afhankelijk van de ionsterkte van de oplossing (=maat voor aanwezigheid van ionen) volgens onderstaand verband:

\($\mu =\dfrac{1}{2}*\displaystyle\sum_{i=1}^{n} (Z_i^2 * c_i)$\)

.
In deze formule is Z_i de lading van de i-de soort ion in de oplossing en c_i de concentratie van het ion.
 
De activiteitscoëfficiënt 

\($\gamma$\)

van een bepaald ion uit een oplossing met ionsterkte

\($\mu$\)

is gegeven door (Debye-Huckel):

\($log(\gamma) = \dfrac{-0,51 * Z_{i}^2 *\sqrt{\mu}}{1+3,3*\alpha_{i} * \sqrt{\mu}}$\)

In deze formule is Z opnieuw de lading van het ion, α een maat voor de diameter van het ion (nm). Deze formule geldt niet overal, maar in water en rond kamertemperatuur zouden ze dienst moeten doen.
In benadering kan men de activiteit ook berekenen als volgt:

\($log(\gamma) = -0,51 * Z_{i}^2 *\sqrt\mu$.\)

 
Belangrijk is te begrijpen dat

\($\gamma$\)

steeds kleiner dan, en in limiet gelijk is aan 1, waardoor de activiteit van een ion steeds kleiner is, of in limiet gelijk aan de concentratie van het ion is. Met in limiet bedoel ik het geval van een uiterst verdunde oplossing. Immers, in zo'n geïdealiseerde verdunde oplossing is de ionensterkte gelijk aan 0, en is dus de activiteitscoëfficiënt gelijk aan 1
 
Het oplosbaarheidsproduct K_sp van een oplossing valt te schrijven met concentraties, maar eigenlijk, en meer correct, wordt deze met activiteiten geschreven. Aldus zal een molecule die wordt opgelost in een sterk ionische omgeving beter oplossen dan in een minder sterk ionische oplossing: de activiteiten van de ionen waaruit deze molecule bestaat zijn immers kleiner dan de concentratie ervan, waardoor  K_sp (correct geschreven met activiteiten) minder snel bereikt wordt!
 
Met wat hierboven staat en wat inzicht in de voorgestelde molecule, zou duidelijk moeten zijn wat er precies gebeurt met de pH van de oplossing. Denk eraan dat pH eigenlijk gedefinieerd is als de negatieve logaritme van de activiteit van de hydroniumionen (of H⁺, naargelang je reactievergelijkingen).
 
Vergelijk in gedachten wat er gebeurt met de activiteit van een ion in zuiver water, en wat er gebeurt met de activiteit van een ion in water met vele andere ionen aanwezig. Maak de link met de ionsterkte.
 
Veel succes, en laat iets weten als je nog vragen hebt of niet tot een oplossing komt!