Trộn dung dịch chì(II) nitrat và kali iodua để quan sát chì(II) iodua màu vàng, rồi liên hệ sự kết tủa với Q và Ksp.
Mục tiêu
Dự đoán PbI₂ có kết tủa hay không bằng Q = [Pb²⁺][I⁻]² và so sánh với Ksp = 9,8 × 10⁻⁹ ở 25 °C.
Dụng cụ và hoá chất
Dung dịch chì(II) nitrat và kali iodua pha loãng; ống nghiệm sạch, ống nhỏ giọt, kính bảo hộ và bình thải kim loại nặng có nhãn.
Cách làm
Ghi lại vẻ trong suốt của từng dung dịch loãng trước khi trộn.
Nhỏ KI từng giọt vào Pb(NO₃)₂, lắc xoay nhẹ; so sánh chất rắn vàng quan sát được với mô phỏng.
Với hỗn hợp có [Pb²⁺] = 5,0 × 10⁻³ M và [I⁻] = 1,0 × 10⁻³ M, tính Q và xác định dung dịch chưa bão hoà hay không.
Tăng nồng độ iodua: xác định khi nào Q bắt đầu vượt Ksp và lưu ý I⁻ dư cũng có thể làm giảm độ tan do hiệu ứng ion chung.
Điều cần quan sát
Kết tủa PbI₂ vàng xuất hiện khi Q > Ksp; dung dịch bão hoà ở cân bằng khi Q = Ksp.
Ở phép thử thấp, Q = (5,0 × 10⁻³)(1,0 × 10⁻³)² = 5,0 × 10⁻⁹ < Ksp nên dự đoán chưa có kết tủa. Khi [I⁻] = 2,0 × 10⁻³ M, Q = 2,0 × 10⁻⁸ > Ksp và chất rắn hình thành.
Giải thích
Tích số ion của PbI₂ là Q = [Pb²⁺][I⁻]². Độ tan trong nước tinh khiết s = (Ksp/4)¹ᐟ³ ≈ 1,35 × 10⁻³ M ở 25 °C. Kết tủa bắt đầu khi Q vừa vượt Ksp; đun nóng hoà tan PbI₂ và làm nguội chậm tái kết tinh nó — “mưa vàng” kinh điển.
Lịch sử thí nghiệm
Các nhà hoá học đã xếp hạng muối theo 'độ không tan' suốt một thế kỷ cho đến khi thuyết dung dịch ion của Nernst và các nghiên cứu pha loãng của Ostwald biến kết tủa thành con số chứ không còn là phán đoán. Tích số tan — tích nồng độ ion lúc bão hoà — ra đời từ trường phái nhiệt động học thập niên 1890, và các sơ đồ phân tích định tính thời đó, phân nhóm cation từng bước, vận hành hoàn toàn theo logic Ksp. Các xét nghiệm môi trường cho chì hay sulfat ngày nay vẫn vậy.
Thí nghiệm ảo: một mô hình đơn giản hoá để xây dựng trực giác. Nó không thay thế thực hành thật và huấn luyện an toàn; không tự làm lại tại nhà khi không có người hướng dẫn.