Determinazione della concentrazione di una base debole per la precipitazione: esercizio
Nell’ambito dello studio degli equilibri eterogenei, si può presentare il caso di una soluzione contenente un catione a concentrazione nota che forma un idrossido poco solubile e si voglia determinare la concentrazione necessaria di una base debole per far avvenire la precipitazione.
Esercizio:
Si consideri una soluzione di FeCl2 con una concentrazione di 0.0030 M. Si vuole determinare la concentrazione di NH3 necessaria per far avvenire la precipitazione di Fe(OH)2, sapendo che il valore di Kps è di 1.6 ∙ 10^-14 e che Kb = 1.8 ∙ 10^-5.
Il cloruro di ferro (II) è un sale solubile, pertanto in soluzione si ha [Fe^2+] = 0.0030 M.
L’espressione del prodotto di solubilità è data da:
Kps = 1.6 ∙ 10^-14 = [Fe^2+][OH^-]^2.
Sostituendo la concentrazione dello ione ferro, si ottiene:
1.6 ∙ 10^-14 = (0.0030) [OH^-]^2.
Da cui [OH^-] = √1.6 ∙ 10^-14 /0.0030 = 2.3 ∙ 10^-6 M.
Si deve calcolare la concentrazione di ammoniaca necessaria affinché, dalla sua dissociazione, si abbia [OH^-] = 2.3 ∙ 10^-6 M.
L’equilibrio di dissociazione dell’ammoniaca è NH3 + H2O ⇄ NH4^+ + OH^-. Costruiamo una tabella ICE.
Sostituiamo questi valori nell’espressione della Kb:
Kb = 1.8 ∙ 10^-5 = [NH4^+][OH^-]/[NH3] = (2.3 ∙ 10^-6)( 2.3 ∙ 10^-6)/ x-2.3 ∙ 10^-6.
Moltiplicando ambo i membri per il denominatore si ottiene:
1.8 ∙ 10^-5x – 4.1 ∙ 10^-11 = 5.3 ∙ 10^-12.
1.8 ∙ 10^-5x = 4.6 ∙ 10^-11.
Da cui x = 2.6 ∙ 10^-6 M.
Affinché la precipitazione avvenga, la concentrazione di ammoniaca deve essere di poco superiore a questo valore. Per ulteriori informazioni sulla stechiometria e gli equilibri chimici, consulta il seguente link: Stechiometria ed equilibri eterogenei. Per approfondire l’argomento relativo ai cationi, puoi fare riferimento a questo articolo: Cationi. Se desideri approfondire gli argomenti relativi agli acidi deboli e alle basi deboli, clicca qui: Acidi deboli e basi deboli. Se vuoi saperne di più sul cloruro di ferro (II), puoi consultare la seguente risorsa: Cloruro di ferro (II). Per comprendere meglio il concetto di prodotto di solubilità e risolvere alcuni esercizi, ti consiglio di leggere l’articolo: Prodotto di solubilità e problemi svolti. Per avere maggiori dettagli sull’ammoniaca, clicca qui: Ammoniaca. Infine, se desideri approfondire l’argomento relativo alla costruzione di un I.C.E. chart, ti invito a leggere l’articolo: I.C.E. chart.