a)

Równanie reakcji 1. w formie jonowej skróconej:

$3\mathrm{Ca}{}^{2+}+2\mathrm{PO}{}_4{}^{3-}\to \mathrm{Ca}{}_3(\mathrm{PO}{}_4){}_2\downarrow$

Równanie reakcji 2. w formie jonowej:

$\mathrm{Ca}{}_3(\mathrm{PO}{}_4){}_2+4\mathrm{H}{}_3\mathrm{PO}{}_4\to 3\mathrm{Ca}{}^{2+}+6\mathrm{H}{}_2\mathrm{PO}{}_4{}^{-}$

 

Uwaga!

Reakcja 2. w odpowiedzi do zadania została niepoprawnie zbilansowana.

 

b)

Wniosek: Rozpuszczalność diwodoroortofosforanu(V) wapnia (Ca(H₂PO₄)₂) w wodzie jest większa od rozpuszczalności ortofosforanu(V) wapnia (Ca₃(PO₄)₂).

 

 

---

Wyjaśnienie:

Kwas ortofosforowy(V) jest kwasem trzyprotonowym, przez co z kationami wapnia może tworzyć trzy różne sole:

• Ca₃(PO₄)₂,
• CaHPO₄,
• Ca(H₂PO₄)₂.

O tym która z soli powstanie w danym doświadczeniu decyduje stosunek stechiometryczny użytych substratów. Jeżeli stosunek kationów wapnia do anionów fosforanowych(V):

• wynosi 3:2 - powstaje "sól obojętna" - fosforan(V) wapnia Ca₃(PO₄)₂.
• wynosi 1:1 - powstaje wodorosól - wodorofosforan(V) wapnia CaHPO₄.
• wynosi 1:2 - powstaje wodorosól - diwodorofosforan(V) wapnia Ca(H₂PO₄)₂.

W pierwszym etapie doświadczenia powstała "sól obojętna", ponieważ stosunek molowy jonów Ca²⁺ (0,015 mol) do PO₄^3- (0,010 mol) wynosił 3:2:

$3\underset{0,015\mathrm{mol}}{\mathrm{CaCl}{}_2}+2\underset{0,010\mathrm{mol}}{\mathrm{Na}{}_3\mathrm{PO}{}_4}\to \underset{0,005\mathrm{mol}}{\mathrm{Ca}{}_3(\mathrm{PO}{}_4){}_2}\downarrow +6\mathrm{NaCl}$

$3\underset{0,015\mathrm{mol}}{\mathrm{Ca}{}^{2+}}+2\underset{0,010\mathrm{mol}}{\mathrm{PO}{}_4{}^{3-}}\to \underset{0,005\mathrm{mol}}{\mathrm{Ca}{}_3(\mathrm{PO}{}_4){}_2}\downarrow$

Otrzymano biały osad fosforanu(V) wapnia. W drugim etapie dodano 0,02 mol H₃PO₄. Łączna liczba jonów PO₄^3- w probówce wynosi zatem:

$0,010\mathrm{mol}+0,020\mathrm{mol}=0,030\mathrm{mol}$

W probówce łącznie mamy 0,015 mol Ca²⁺ oraz 0,03 mol PO₄^3-. Stosunek wynosi 1:2, a więc powstaje diwodorofosforan(V) wapnia:

$\underset{0,005\mathrm{mol}}{\mathrm{Ca}{}_3(\mathrm{PO}{}_4){}_2}+\underset{0,02\mathrm{mol}}{4\mathrm{H}{}_3\mathrm{PO}{}_4}\to \underset{0,0015\mathrm{mol}}{3\mathrm{Ca}(\mathrm{H}{}_2\mathrm{PO}{}_4){}_2}$

 $\underset{0,005\mathrm{mol}}{\mathrm{Ca}{}_3(\mathrm{PO}{}_4){}_2}+\underset{0,02\mathrm{mol}}{4\mathrm{H}{}_3\mathrm{PO}{}_4}\to \underset{0,0015\mathrm{mol}}{3\mathrm{Ca}{}^{2+}}+\underset{0,03\mathrm{mol}}{6\mathrm{H}{}_2\mathrm{PO}{}_4{}^{-}}$

Po dodaniu dodatkowej porcji H₃PO₄ do probówki zawierającej otrzymany wcześniej Ca₃(PO₄)₂ obserwujemy zanik białego osadu. Wnioskujemy zatem, że otrzymany diwodorofosforan(V) ma większą rozpuszczalność w wodzie od fosforanu(V) wapnia. Zazwyczaj wodorosole mają zdecydowanie większą rozpuszczalność od soli obojętnych, od których pochodzą.