Dodając kroplami roztwór Na2CO3, zwiększamy w roztworze stężenie jonów CO32−. Osad węglanu metalu zacznie się wytrącać w momencie, gdy iloczyn jonowy osiągnie wartość Ksp dla danej soli.
Dla soli o stechiometrii 1:1 (MCO3) warunek początku strącania ma postać:
[M2+]·[CO32−] = Ksp.
W zadaniu podano, że początkowe stężenia Ca2+ i Ni2+ są jednakowe. Oznacza to, że w chwili startu strącania o tym, który osad pojawi się jako pierwszy, decyduje głównie to, przy jak małym [CO32−] spełni się warunek Ksp. Z równania wynika, że wymagane stężenie węglanów do rozpoczęcia strącania wynosi:
[CO32−]prog = Ksp / [M2+].
Przy tym samym [M2+] mniejszy Ksp daje mniejsze [CO32−]prog, czyli osad pojawia się wcześniej. Ponieważ Ksp(CaCO3) jest mniejsze niż Ksp(NiCO3), jako pierwszy wytrąci się węglan wapnia.
Część odpowiedzi dotycząca "rozpuszczenia w nadmiarze odczynnika strącającego" rozróżnia warianty: w tym uproszczonym ujęciu nadmiar CO32− nie powoduje ponownego roztwarzania CaCO3 poprzez tworzenie dobrze rozpuszczalnego kompleksu (co bywa typowe np. dla niektórych wodorotlenków amfoterycznych w nadmiarze zasady). Dlatego warianty mówiące o rozpuszczaniu w nadmiarze nie są tu właściwe.
Dlaczego pozostałe odpowiedzi są błędne?
- "wapnia, który ulegnie rozpuszczeniu…" – myli mechanizm: sam nadmiar jonów CO32− nie jest typową przyczyną roztwarzania CaCO3 w analizie strąceniowej.
- "niklu…" – wybór niklu ignoruje fakt, że NiCO3 ma większy Ksp, więc do rozpoczęcia strącania potrzebuje większego [CO32−].
- "niklu, który ulegnie rozpuszczeniu…" – łączy oba błędy naraz: niewłaściwy wybór pierwszego osadu i nieuzasadnione roztwarzanie w nadmiarze odczynnika.
Wskazówka egzaminacyjna: gdy porównujesz sole o tej samej stechiometrii (tu MCO3), to mniejsze Ksp oznacza mniejszą rozpuszczalność i wcześniejsze strącanie przy tych samych stężeniach kationów.
