Bir laboratuvarda Cu²⁺ ve Ni²⁺ iyonlarını içeren bir çözelti bulunmaktadır. Bu iyonları ayırmak isteyen bir kimya öğrencisi, çözeltiye H₂S gazı geçiriyor. CuS'nin çözünürlük çarpımı \( 6 \times 10^{-36} \), NiS'nin çözünürlük çarpımı ise \( 3 \times 10^{-19} \)'dur.
Buna göre öğrenci hangi iyonu önce çöktürebilir?
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruda, iki farklı metal iyonunu içeren bir çözeltiden, hangi iyonun daha önce çökeceğini belirlememiz isteniyor. Bu tür ayırma işlemlerinde çözünürlük çarpımı ($K_{sp}$) değerleri bize yol gösterir. Hadi adım adım bu problemi çözelim:
Çözünürlük çarpımı ($K_{sp}$), az çözünen iyonik bileşiklerin doygun çözeltilerindeki iyon derişimlerinin çarpımıdır. Bir bileşiğin $K_{sp}$ değeri ne kadar küçükse, o bileşik o kadar az çözünür demektir. Yani, daha düşük bir $K_{sp}$ değeri, bileşiğin çözeltide kalmak yerine katı olarak çökme eğiliminin daha yüksek olduğunu gösterir.
Bir iyonik bileşiğin çökmesi için, çözeltideki iyon derişimlerinin çarpımı (iyon çarpımı, $Q_{sp}$) $K_{sp}$ değerini aşmalıdır. $Q_{sp} > K_{sp}$ olduğunda çökme meydana gelir.
Soruda bize $Cu^{2+}$ ve $Ni^{2+}$ iyonları ile ilgili bilgiler verilmiş. Çözeltiye $H_2S$ gazı geçirildiğinde, bu iyonlar sülfür ($S^{2-}$) iyonları ile birleşerek $CuS$ ve $NiS$ katılarını oluşturabilirler. Bu bileşiklerin $K_{sp}$ değerleri şöyledir:
Bu sülfürlerin çözünme dengeleri aşağıdaki gibidir:
Her iki durumda da $K_{sp} = [M^{2+}][S^{2-}]$ şeklindedir.
Çözeltiye $H_2S$ gazı geçirildiğinde, çözeltide $S^{2-}$ iyonlarının derişimi artmaya başlar. Her iki metal iyonu da $S^{2-}$ ile tepkimeye girerek çökelti oluşturma potansiyeline sahiptir. Ancak, $K_{sp}$ değeri daha küçük olan bileşik, doygunluğa daha düşük $S^{2-}$ derişiminde ulaşacak ve dolayısıyla daha önce çökecektir.
Şimdi $K_{sp}$ değerlerini karşılaştıralım:
$6 \times 10^{-36}$ değeri, $3 \times 10^{-19}$ değerinden çok daha küçüktür. Bu, $CuS$'nin $NiS$'den çok daha az çözünür olduğu anlamına gelir.
Yani, çözeltiye $S^{2-}$ iyonları eklendiğinde, $Cu^{2+}$ iyonları $Ni^{2+}$ iyonlarından daha düşük bir $S^{2-}$ derişiminde $CuS$ olarak çökmeye başlayacaktır.
Daha düşük $K_{sp}$ değerine sahip olan $CuS$ bileşiği, $NiS$'den daha az çözünürdür. Bu nedenle, çözeltiye $H_2S$ gazı geçirildiğinde, $Cu^{2+}$ iyonları $Ni^{2+}$ iyonlarından önce $CuS$ katısı olarak çökecektir.
Cevap A seçeneğidir.
