Esercizi sul prodotto di solubilità: ione in comune
Nell’ambito della chimica, il prodotto di solubilità è un parametro che fornisce informazioni sulla solubilità di un solido ionico in acqua. Gli elettroliti deboli si dissociano solo parzialmente nei loro ioni producendo un equilibrio eterogeneo, soggetto a una costante di equilibrio denominata prodotto di solubilità.
Il prodotto di solubilità, indicato con Kps, può essere determinato da dati di solubilità e conoscendo il Kps è possibile ottenere le solubilità degli elettroliti. È importante considerare l’effetto dello ione in comune nei calcoli relativi alla solubilità, in particolare quando è presente un catione o un anione comune a quello dell’elettrolita.
Di seguito vengono proposti esercizi di calcolo del Kps e di determinazione della solubilità a partire dal Kps, con particolare attenzione all’effetto dell’ione in comune.
Esercizi sulla determinazione del Kps
1) Calcolo del Kps del fluoruro di calcio
Si consideri il fluoruro di calcio con solubilità molare pari a 2.14 ∙ 10-4 mol/L. L’espressione del Kps per il fluoruro di calcio è così determinata:
Kps = [Ca2+][ F−]2 = 3.92 ∙ 10-11
2) Calcolo del Kps del fosfato di magnesio
Per il fosfato di magnesio con solubilità molare di 3.57 ∙ 10-6 mol/L, l’espressione del Kps risulta essere:
Kps = [Mg2+]3[PO43−]2 = 6.25 ∙ 10-26
Esercizi sulla determinazione della solubilità dal Kps
1) Calcolo della solubilità molare del cloruro di argento
Con un Kps di 1.77 ∙ 10-10, la solubilità molare del cloruro di argento è:
solubilità molare di AgCl = √1.77 ∙ 10-10 = 1.33 ∙ 10-5 M
2) Calcolo della solubilità molare del cromato di argento
Per il cromato di argento con Kps di 1.12 ∙ 10-12, la solubilità molare è determinata come segue:
solubilità molare di Ag2CrO4 = 6.54 ∙ 10-5 M
3) Calcolo della solubilità molare del fosfato di argento
Con un Kps di 8.88 ∙ 10-17, la solubilità molare del fosfato di argento risulta essere:
solubilità molare di Ag3PO4 = 4.26 ∙ 10-5 M
Determinazione della solubilità in presenza di ione in comune
Infine, si analizza il calcolo della solubilità dello ioduro di argento in una soluzione di ioduro di sodio. Il Kps è noto (8.52 ∙ 10-17) e la concentrazione dello ione ioduro è di 0.274 M.
È possibile svolgere numerosi esercizi simili che consentono di comprendere le relazioni tra solubilità, costanti di equilibrio e concentrazioni degli ioni in soluzione, fornendo così un valido supporto per lo studio della chimica generale.Calcolo della solubilità dei sali attraverso la costante di prodotto di solubilità
Quando si tratta di calcolare la solubilità di un sale, la costante di prodotto di solubilità (Kps) svolge un ruolo cruciale. Ad esempio, nel caso dell’ AgI, con un Kps di 8.52 ∙ 10-17, la solubilità può essere calcolata come segue:
Kps = [Ag+][I–] = (x)(x + 0.274), Kps = 8.52 ∙ 10-17= (x)(0.274). Da cui si ottiene che x = 3.11 ∙ 10-17 M.
Nel caso dell’idrossido di calcio, con un Kps di 4.68 ∙ 10-6 in una soluzione di idrossido di bario 0.0860 M, la solubilità può essere calcolata come segue:
Kps = 4.68 ∙ 10-6 = [Ca2+][ OH–]2 = (x)(2x+0.172). Trascurando 2x rispetto a 0.172, si trova che x = 2.72 ∙ 10-5 M.
Per quanto riguarda il cromato di argento, con un Kps di 9.0 ∙ 10-12 in una soluzione 0.010 M di cromato di potassio, la solubilità può essere calcolata come segue:
Kps = 9.0 ∙ 10-12 = (2x)2 ( x + 0.010). Trascurando x rispetto a 0.010, si ottiene x = 1.5 ∙ 10-5 M.