YO K1999 Tehtävä 7

Veden kloridipitoisuutta tutkittiin. Tutkittava 5,0 litran pohjavesi näyte haihdutettiin 50 ml:ksi. 50 ml:n liuokseen lisättiin hopeanitraattia, jolloin kloridi-ionit saastuivat hopeakloridina. Saostuma suodatettiin, kuivattiin ja punnittiin. Sen massaksi saatiin 243 mg.

a) Mikä oli pohjaveden kloridi-ionipitoisuus (mg/l)?

b) Mitkö virhelähteet saattoivat vaikuttaa tulokseen?

c) Miksi jouduttiin ottamaan niin valtava määrä näytettä ja se jouduttiin haihduttamaan niin pieneen tilavuuteen?

d) Miksi väkevöidyn liuoksen tilavuutta ei tarvitse tuntea tarkasti?

V: 
a)
Hopean (Ag) hapetusluku on +I, joten hopeanitraatin kemiallinen kaava on AgNO3.

Kloorin hapetus luku on -I, joten hopeakloridi -"- AgCl

243 mg => 0,243g

n(AgCl) = 0,243g / (107,87 + 35,45)g/mol = 0,0017 mol

                                                                  = 1,7 mmol

Ag+I + Cl-I => AgCl

Ionin atomimassa ei tiedetä joten täytyy soveltaa

2Ag + Cl2 => 2 AgCl


n(AgCl) = n(Cl-) 
m(Cl^–) = n(AgCl) * M(Cl-) 
m(Cl^–) = 243 mg / 143,35 g/mol · 35,45 g/mol = 60,09 mgKloridi-ionipitoisuus on 60,09 mg / 5,0 l = 12,018 mg/l 
                                                                     ~12 mg/l

b) Punnittaessa puntarin tulos heitti, lämpötilan muutos vettä kuljettaessa, jne

c) Väkevöinti on tarpeellista, jotta saostuminen onnistuisi. Pohjaveden kloridi-ionipitoisuus on hyvin pieni. Kloori ei myöskään häviä haihdutuksessa.

d) Halutaan vain tietää siinä olevat kloridi-ionien määrä suhteessa 5 litran näytteseen. Hopeanitraattia lisättäessä saostuvat kaikki kloridi-ionit.

Magnesiumfluoridi liukoisuus

Kysymys:
Kuinka paljon magnesiumia magnesiumfluoridista liukenee litraan puhdasta vettä? MgF2 liukoisuustulo on 6,4e-9 (mol/l)³

Vastaus:
Käytetään liukoisuustuloa apuna

Ks = [Mg2+] * [F-]²                                        tai                      Ks = [Mg2+] * [F-]²    
6,4e-9 (mol/l)³ = [Mg2+] * [F-]²                                                6,4e-9 (mol/l)³ = [Mg2+] * [F-]²
6,4e-9 (mol/l)³ = 0,5x * x²                                                          6,4e-9 (mol/l)³ = x * 2x²  jne..
6,4e-9 (mol/l)³ = 0,5x³        
x = 0.0018566... mol/l

Josta edelleen,

[Mg2+] = 0,5x
[Mg2+] = 0.0018566... mol/l * 0,5
[Mg2+] = 0,0009283... mol/l

V: Magnesiumfluoridia liukenee 9,28 * 10^-4 mol/l 

Liukoisuustulo

Kysymys:
Laske hopeajodidin liukoisuus veteen 25°C lämpötilassa ja ilmoita vastaus g/dm³. Hopeajodidin Ks = 8,5e-17 (mol/dm³)³

Ratkaisu:

Hopeajodidi liukenee hopea- ja jodidi-ioneiksi.  Stoikiometriset kertoimet ovat kaikilla 1.

Kirjoitetaan tasapainokonsentraatio:


                                Hopeajodidi  <-=->  Hopea+ ioni      +       Jodidi- ioni
Konsentraatio   
alussa                     kiinteää                    0                                  0

Muutos                    liukenee x                 +x                                +x

Lopussa                 kiinteää                     x                                  x

Lasketaan liukoisuus tulo Ks 

Ks = [Ag+] * [I-]
Ks = x²              
8,5e-17 = x²
x ~ 9,22e-9

Lasketaan Hopeajodidin massa

c = n / V = m / M*V
m = c * M * V
m = 9,22e-9 * (107,87 + 126,90) * 1 dm³
m = 2,1644e-6 g
m ~ 2,16 µg