Esercizi avanzati sul prodotto di solubilità
Gli esercizi avanzati sul prodotto di solubilità coinvolgono concetti complessi come l’effetto dello ione in comune e il pH di precipitazione di un idrossido poco solubile nota la concentrazione del catione metallico. Inoltre, possono riguardare la dissociazione di composti ionici poco solubili derivanti da acidi deboli e basi forti o da acidi forti e basi deboli.
Il prodotto di solubilità di un composto ionico poco solubile, indicato con Kps, rappresenta l’equilibrio dinamico tra il composto dissociato nei suoi ioni e il solido indisciolto. Ad esempio, per il fosfato di calcio Ca3(PO4)2, la reazione di equilibrio è Ca3(PO4)2(s) ⇄ 3Ca2+(aq) + 2PO43-(aq), e l’espressione del prodotto di solubilità è Kps = [Ca2+]3[PO43-]2.
Esercizio: Precipitazione
Per valutare se avviene la precipitazione in una soluzione 0.10 M di Ca2+ e 0.10 M di NH3 (Kb = 1.8 ∙ 10-5), calcoliamo la concentrazione degli ioni OH- derivanti dalla dissociazione dell’ammoniaca. Successivamente, verifichiamo se avviene la precipitazione dell’idrossido di calcio, considerando le concentrazioni fornite e quelle determinate dalla dissociazione dell’ammoniaca.
Esercizio: Calcolo della solubilità
Per calcolare la solubilità di PbCl2 in una soluzione di H2S 0.10 M a pH = 0, consideriamo i valori dei prodotti di solubilità di PbCl2 e PbS. Calcoliamo la solubilità molare dei due sali e determiniamo il sale meno solubile che determina la concentrazione di Pb2+. Successivamente, consideriamo gli equilibri coinvolti e calcoliamo la concentrare di S2- in base al pH della soluzione.
Concludendo, gli esercizi avanzati sul prodotto di solubilità presentano un maggiore grado di complessità e richiedono una comprensione approfondita dei concetti relativi all’equilibrio di solubilità e alla reattività dei composti ionici poco solubili.Calcolo della solubilità di un sale di piombo
L’equilibrio di solubilità di un sale di piombo (Pb2+) in una soluzione può essere calcolato attraverso il Kps, cioè il prodotto di solubilità. Il Kps esprime la massima concentrazione dei suoi ioni che può essere presente in una soluzione.
Considerando un esempio specifico, supponiamo di avere un valore di Kps pari a 8 ∙ 10-28. Questo valore può essere utilizzato per determinare la concentrazione di Pb2+ presente in una soluzione. Sostituendo il valore di Kps nella relazione [Pb2+] ∙ 1 ∙ 10-21, otteniamo [Pb2+] = 8 ∙ 10-7 M.
Inoltre, se consideriamo l’equilibrio di PbCl2(s) ⇄ Pb2+(aq) + 2 Cl–(aq) con un Kps di 1.6 ∙ 10-5, possiamo calcolare la concentrazione di Cl– presente in soluzione. Applicando la relazione Kps = 1.6 ∙ 10-5 = 8 ∙ 10-7 [ Cl–]2, otteniamo [Cl–] = 4.5 M. Questo indica che tutto il cloruro di piombo è solubilizzato in questa condizione.
Calcolo delle quantità di precipitati
Se vogliamo calcolare la quantità dei precipitati formati e la concentrazione dello ione Pb2+ quando 0.075 moli di ossalato di sodio vengono aggiunte a una soluzione contenente 0.30 M di nitrato di magnesio e 0.5 M di nitrato di piombo, possiamo seguire una serie di calcoli. Ad esempio, calcoliamo le moli di nitrato di magnesio e di nitrato di piombo presenti nella soluzione.
Successivamente, valutiamo il prodotto di solubilità dell’ossalato di piombo, confrontandolo con quello dell’ossalato di magnesio. Utilizzando i dati forniti sui Kps di MgC2O4 e PbC2O4, possiamo procedere con il calcolo delle moli di ossalato di piombo formate e delle moli di ossalato in eccesso.
In base a questi calcoli, possiamo determinare la concentrazione dello ione magnesio e la concentrazione dello ione piombo presenti in soluzione. Utilizzando le equazioni dell’equilibrio dell’ossalato di magnesio e dell’ossalato di piombo, potremo ottenere i valori desiderati per la concentrazione di ossalato e dello ione piombo.
Con questi calcoli, siamo in grado di determinare le quantità di precipitati eventualmente formati e la concentrazione dello ione Pb2+ in questa particolare situazione.
