什麼是由 Ksp 求莫耳溶解度?
溶解度積常數(Ksp)描述難溶離子固體與其溶解後離子之間的平衡關係。莫耳溶解度 (s) 指的是在飽和溶液中,每公升能溶解多少莫耳的鹽類。本計算器可將已知的 Ksp 換算成莫耳溶解度,適用於通式為 AaBb 的各種鹽類,其解離反應為 AaBb ⇌ a A + b B。
如何使用本計算器
先輸入 Ksp 數值(可使用科學記號,例如 3.9e-11),再分別填入陽離子的計量係數 (a) 與陰離子的計量係數 (b)。舉例來說,AgCl 為 a = 1、b = 1;CaF₂ 為 a = 1、b = 2;Ag₂CrO₄ 則為 a = 2、b = 1。工具會回傳莫耳溶解度,以及各離子的平衡濃度。
公式推導說明
在飽和狀態下,\([\text{A}] = a \cdot s\)、\([\text{B}] = b \cdot s\)。將其代入平衡式 \(\text{Ksp} = [\text{A}]^{a}[\text{B}]^{b}\),可得 \(\text{Ksp} = (a \cdot s)^{a}(b \cdot s)^{b} = a^{a} b^{b} \cdot s^{(a+b)}\)。解出 \(s\) 即為:
$$ s = \left( \frac{\text{Ksp}}{a^{a} \cdot b^{b}} \right)^{\frac{1}{a + b}} $$
範例演算
以氟化鈣 CaF₂ 為例,\(\text{Ksp} = 3.9 \times 10^{-11}\),a = 1、b = 2。此時 \(a^{a} b^{b} = 1^{1} \cdot 2^{2} = 4\),因此 $$ s = \left( \frac{3.9 \times 10^{-11}}{4} \right)^{\frac{1}{3}} = \left( 9.75 \times 10^{-12} \right)^{\frac{1}{3}} \approx 2.14 \times 10^{-4} \ \text{mol/L} $$ 氟離子濃度則為 \(2s \approx 4.28 \times 10^{-4} \ \text{mol/L}\)。
常見問題
像 AgCl 這類 1:1 的鹽類也適用嗎?適用。當 \(a = b = 1\) 時,公式會簡化為 \(s = \sqrt{\text{Ksp}}\)。
s 的單位是什麼?莫耳溶解度的單位為每公升莫耳數(mol/L)。若要換算成每公升克數,只需乘上莫耳質量即可。
有考慮同離子效應或活性係數嗎?沒有。本工具假設鹽類溶於純水中,呈現理想狀態(活性係數為 1),且未添加任何同種離子。