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Calcolo del pH per una precipitazione completa

Come calcolare il pH per una precipitazione completa
Il calcolo del pH di una soluzione satura di un idrossido metallico poco solubile è una parte importante nel risolvere equilibri eterogenei. La solubilità di metallici poco solubili è fortemente influenzata valore del pH. Inoltre, diminuisce al diminuire del pH e aumenta all’aumentare del pH. È possibile calcolare la solubilità di idrossidi metallici poco solubili, che agiscono come , in acqua. Di solito, nei problemi proposti viene richiesto il calcolo del pH di una soluzione satura o il pH a cui avviene la precipitazione. Affinché avvenga la precipitazione, il prodotto delle concentrazioni delle specie presenti elevato ai rispettivi coefficienti stechiometrici deve essere pari al valore del prodotto di solubilità. È importante sottolineare che ciò implica che la precipitazione si verifica, ma non necessariamente è completa.

Esercizi di calcolo del pH
Si calcoli il pH di una soluzione satura di Zn(OH)2 per il quale il valore di Kps è di 4.5 ∙ 10^-17. L’equilibrio di dissociazione è il seguente: Zn(OH)2(s) ⇄ Zn2+(aq) + OH-(aq). L’espressione del prodotto di solubilità è: Kps = [Zn2+][OH-]2. All’equilibrio: [Zn2+] = x; [OH-] = 2x. Sostituendo si ha: Kps = 4.5 ∙ 10^-17 = (x)(2x)2 = 4×3. Da cui x = ∛4.5 ∙ 10^-17/4 = 2.2 ∙ 10^-6 M. [OH-] = 2x = 2(2.2 ∙ 10^-6) = 4.4 ∙ 10^-6 M. Di conseguenza, pOH = 5.3 e pH = 14-5.3 = 8.7.

Si calcoli il pH a cui inizia a precipitare l’idrossido di zinco se la soluzione è 0.1 M in ione zinco. In questo caso, all’equilibrio: [Zn2+] = 0.1 M. Pertanto, Kps = 4.5 ∙ 10^-17 = (0.1) [OH-]2. Da cui [OH-] = √4.5 ∙ 10^-17/0.1 = 2.1 ∙ 10^-8 M. In questo caso, pOH = 7.7 e pH = 14-7.7 = 6.3.

Si calcoli il pH a cui può essere ritenuta completa la precipitazione dell’idrossido di zinco se la soluzione è 0.1 M in ione zinco. Con buona approssimazione si può ritenere che la precipitazione è completa quando la concentrazione dello ione zinco è 10^4 volte piccola rispetto a quella iniziale. In questo caso, all’equilibrio: [Zn2+] = 0.1 ∙ 10^-4 = 10^-5 M. Pertanto, Kps = 4.5 ∙ 10^-17 = (10^-5 ) [OH-]2. Da cui [OH-] = √4.5 ∙ 10^-17/10^-5 = 2.1 ∙ 10^-6 M. Come risultato, pOH = 5.7 e pH = 14-7.7 = 8.3.

Dagli esempi svolti si può notare che una soluzione satura ha un pH di 8.7. Inoltre, in una soluzione 0.1 M di Zn2+, la precipitazione inizia a pH = 6.3, mentre può ritenersi completa a pH = 8.3.

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