Chimica per non-magistrati
Obiettivi di apprendimento
- Definire la costante del prodotto di solubilità.
- Eseguire calcoli che coinvolgono le costanti del prodotto di solubilità.
Non pesare più
Un tempo, una delle principali tecniche analitiche era l’analisi gravimetrica. Uno ione veniva precipitato fuori dalla soluzione, purificato e pesato per determinare la quantità di quello ione nel materiale originale. Per esempio, la misurazione del Ca 2+ comportava la dissoluzione del campione in acqua, la precipitazione del calcio come ossalato di calcio, la purificazione del precipitato, l’essiccazione e la pesatura del prodotto finale. Anche se questo approccio può essere molto accurato (i pesi atomici di molti elementi sono stati determinati in questo modo), il processo è lento, noioso e soggetto a numerosi errori di tecnica. Sono ora disponibili metodi più recenti che misurano quantità minime di ioni calcio in soluzione senza il lungo e coinvolto approccio gravimetrico.
Costante di prodotto di solubilità
I composti ionici hanno solubilità molto diverse. Il cloruro di sodio ha una solubilità di circa 360 g per litro di acqua a 25°C. I sali di metalli alcalini tendono ad essere abbastanza solubili. All’altra estremità dello spettro, la solubilità dell’idrossido di zinco è solo 4,2 × 10 -4 g/L di acqua alla stessa temperatura. Molti composti ionici contenenti idrossido sono relativamente insolubili.
La maggior parte dei composti ionici che sono considerati insolubili si dissolvono ancora in piccola misura in acqua. Questi composti “per lo più insolubili” sono considerati forti elettroliti perché qualsiasi porzione del composto che si dissolve si dissocia anche. Per esempio, il cloruro d’argento si dissocia in piccola misura in ioni argento e ioni cloruro quando viene aggiunto all’acqua.
Il processo è scritto come un equilibrio perché la dissociazione avviene solo in piccola misura. Pertanto, un’espressione di equilibrio può essere scritta per il processo. Tieni presente che il cloruro d’argento solido non ha una concentrazione variabile e quindi non è incluso nell’espressione.
Questa costante di equilibrio è chiamata costante del prodotto di solubilità, 
ed è uguale al prodotto matematico degli ioni ciascuno elevato alla potenza del coefficiente dello ione nell’equazione di dissociazione.
La stechiometria della formula del composto ionico detta la forma dell’espressione 
. Per esempio la formula del fosfato di calcio è Ca 3 (PO 4 ) 2 . L’equazione di dissociazione e l’espressione sono riportate di seguito:
La tabella sottostante elenca le costanti di solubilità per alcuni comuni composti ionici quasi insolubili.
| Composto | |
Composto | |
|
| AgBr | 5.0 × 10 -13 | CuS | 8.0 × 10 -37 | |
| AgCl | 1.8 × 10 -10 | Fe(OH) 2 | 7.9 × 10 -16 | |
| Al(OH) 3 | 3.0 × 10 -34 | Mg(OH) 2 | 7.1 × 10 -12 | |
| BaCO 3 | 5.0 × 10 -9 | PbCl 2 | 1.7 × 10 -5 | |
| BaSO 4 | 1.1 × 10 -10 | PbCO 3 | 7,4 × 10 -14 | |
| CaCO 3 | 4,5 × 10 -9 | PbI 2 | 7.1 × 10 -9 | |
| Ca(OH) 2 | 6.5 × 10 -6 | PbSO 4 | 6.3 × 10 -7 | |
| Ca 3 (PO 4 ) 2 | 1.2 × 10 -26 | Zn(OH) 2 | 3.0 × 10 -16 | |
| CaSO 4 | 2,4 × 10 -5 | ZnS | 3.0 × 10 -23 |
Sommario
- La costante del prodotto di solubilità è definita.
- Sono illustrati i calcoli che utilizzano le costanti del prodotto di solubilità.
Pratica
Leggi il materiale al seguente link e risolvi i problemi alla fine della lettura: http://www.tonywhiddon.org/lhs/apchemistry/studyguides/solubility/ksp.htm
Rassegna
- Cosa ci dice il ?
- Quale dei sali di piombo elencati nella tabella precedente è il più solubile?
- Qual è l’esponente di uno ione nell’equazione?