Chimica A.A. 2017/2018

INGEGNERIA BIOMEDICA

Tutorato

Lezione 9

Calcolare la solubilità molare del solfato di bario in una soluzione

0.020 M di solfato di sodio. Il prodotto di solubilità del solfato di

bario vale Kps = 1.1 x 10-10

Il solfato di sodio è un sale completamente dissociato secondo la

reazione:

Na2SO4 → 2 Na+(aq) + SO4

2-(aq)

quindi la concentrazione dello ione solfato derivante dalla dissociazione

del solfato di sodio è pari a 0.020 M.

L’equilibrio di dissociazione del solfato di bario è:

BaSO4(s) ⇌ Ba2+(aq) + SO4

2-(aq)

Dette x il numero di moli di BaSO4 che si sciolgono per litro di soluzione,

all’equilibrio si avranno x mol/L di Ba2+ e x mol/L di SO42-.

Poiché nella soluzione la concentrazione di SO42- è di 0.020 M

all’equilibrio si avrà: [Ba2+] = 0.020 e [SO42-] = 0.020 + x

L’espressione del prodotto di solubilità è:

Kps = [Ba2+][SO42-]

Sostituendo nell’espressione del Kps i valori ricavati si ha:

1.1 x 10-10 = (x)( x + 0.020)

La risoluzione dell’equazione di secondo grado può essere semplificata

tenendo conto del fatto che, stante il fatto che il valore del Kps è molto

piccolo, x può essere trascurata rispetto a 0.020 per cui l’equazione

diviene:

1.1 x 10-10 = (x)( 0.020)

da cui x = 5.5 x 10-9 M

Calcolare la solubilita molare in acqua del Solfato di Bario (Kps = 1,1

· 10-10).

La reazione di solubilizzazione di BaSO4 (solfato di bario) e:

BaSO4 (s) Ba2+(aq) + SO42-(aq)

L’espressione della Kps sarà quindi: Kps = [Ba2+] · [SO42-] = 1,1 · 10-10

Sia [Ba2+] che [SO42-] rappresentano la solubilità molare (s) del solfato

di bario, quindi:

Kps =s· s=s2 ;ne consegue che s= Kps =1,05·10-5 M

Calcolare la solubilita molare di Carbonato di Calcio (Kps = 8,7 · 10-

9).

La reazione di solubilizzazione di CaCO3 (carbonato di calcio) e:

CaCO3 (s) Ca2+(aq) + CO32-(aq)

L’espressione della Kps sarà quindi: Kps = [Ca2+] · [CO32-] = 8,7 · 10-

9

Sia [Ca2+] che [CO32-] rappresentano la solubilità molare (s) del

carbonato di calcio, quindi:

Kps =s· s=s2 ;ne consegue che s= Kps =9,3·10-5 M

25.0 mL di una soluzione 0.0020 M di cromato di potassio vengono

mescolati a 75.0 mL di una soluzione di nitrato di piombo (II) 0.000125

M.

Sapendo che il Kps del cromato di piombo (II) vale 1.8 x10-14 prevedere

se si ha formazione di precipitato.

Le moli di K2CrO4 sono pari a 0.0250 L x 0.0020 M = 5.00 x 10-5

Il cromato di potassio è un elettrolita forte e quindi le moli di cromato

inizialmente presenti in soluzione sono pari a 5.00 x 10-5

Le moli di Pb(NO3)2 sono pari a 0.0750 L x 0.000125 M =9.38 x 10-6

Il nitrato di piombo è un elettrolita forte e quindi le moli di ione piombo

inizialmente presenti in soluzione sono pari a 9.38 x 10-6

Supponendo i volumi additivi, il volume della soluzione finale è 25.0 +

75.0 = 100.0 mL

La concentrazione del cromato e del nitrato valgono rispettivamente:

[CrO42-] = 5.00 x 10-5 / 0.100 L = 5.00 x 10-4 M

[Pb2+] = 9.38 x 10-6/0.100 L= 9.38 x 10-5 M

La reazione di precipitazione è:

Pb2+(aq) + CrO4

2-(aq) ⇌ PbCrO4(s)

Usando le concentrazioni dello ione piombo e del cromato calcoliamo il

quoziente di reazione che per un equilibrio eterogeneo di tale tipo è

detto Qps

Qps = [Pb2+][CrO42-] = (9.38 x 10-5)( 5.00 x 10-4 ) = 4.7 x 10-8

Poiché il valore di Qps è maggiore rispetto al valore del Kps la

precipitazione avviene

Calcolare il prodotto di solubilità del cloruro di piombo (II) se 50.0

mL di una soluzione satura di cloruro di piombo (II) contiene 0.2207

g di elettrolita (sale) disciolto

Calcoliamo le moli di PbCl2 disciolte:

moli di PbCl2 disciolte = 0.2207 g/ 278.1 g/mol = 0.0007936

consideriamo l’equilibrio di dissociazione:

PbCl2 (s) ⇌ Pb2+(aq) + 2 Cl– (aq)

Il rapporto stechiometrico è di 1:2 ciò implica che le moli di

Pb2+ presenti sono 0.0007936 e quelle di Cl– sono 2 x 0.0007936

=0.001587

Il volume della soluzione è 50.0 mL = 0.0500 L quindi:

[Pb2+] = 0.0007936 / 0.0500 = 0.0159 M

[Cl–] = 0.001587/ 0.0500 L =0.0317 M

Il prodotto di solubilità per la dissoluzione di PbCl2 è:

Kps = [Pb2+][Cl–]2

Sostituendo i valori ricavati si ha:

Kps = 0.0159 ( 0.0317)2 =1.60 x 10-5

Calcolare le concentrazioni molari all'equilibrio di Cu+ e l- in una

soluzione satura di CuI, sapendo che il Kps del sale è 1,2 * 10-6

Scriviamo la reazione di dissociazione del sale in acqua:

CuI Cu+ + I-

in base alla stechiometria della dissociazione, la solubilità

del sale coincide con [Cu+], che a sua volte coincide con [l-].

Matematicamente

S = [Cu+] = [l-]

scriviamo l'equazione del Kps e sostituiamo con S

Quindi [Cu+] = [l-] = 1,09 * 10-3

[

Calcolare quanti grammi di Cromato d’Argento (massa molare = 332

g mol-1) si sciolgono in 0,1 litri di acqua (Kps = 1,2 · 10-12).

La reazione di solubilizzazione di Ag2CrO4 (cromato di argento) e:

Ag2CrO4 (s) 2Ag+(aq) + CrO42-(aq)

L’espressione della Kps sarà quindi: Kps = [Ag+]2 · [CrO42-] = 1,2 · 10-12

CrO42- ha lo stesso coefficiente stechiometrico del composto solido, quindi e

uguale alla solubilità molare (s), la concentrazione di ioni argento sarà invece

uguale alla solubilità molare moltiplicata per il coefficiente stechiometrico. In

altre parole: [CrO42-] = s ; [Ag+] = 2s.

Kps = [Ag+]2 · [CrO42-] = (2s)2 · s = 4s3

Ne consegue che: Kps = 3 1,2·10-12 = 6,7·10-5 M

Questo significa che (dalla definizione di molarita) in un litro di soluzione si

scioglieranno al massimo 6,7 · 10-5 moli di Ag2CrO4.

In 0,1 litri si sciogliera un decimo, cioe 6,7 · 10-6 moli.

grammi di Ag2CrO4 in 0,1 litri = 6,7 · 10-6 moli · 332 g mol-1 = 2,2 · 10-3 grammi

Calcolare il prodotto di solubilità del cloruro di piombo (II) se 50.0

mL di una soluzione satura di cloruro di piombo (II) contiene 0.2207

g di elettrolita disciolto

Calcoliamo le moli di PbCl2 disciolte:

moli di PbCl2 disciolte = 0.2207 g/ 278.1 g/mol = 0.0007936

consideriamo l’equilibrio di dissociazione:

PbCl2 (s) ⇌ Pb2+(aq) + 2 Cl– (aq)

Il rapporto stechiometrico è di 1:2 ciò implica che le moli di

Pb2+ presenti sono 0.0007936 e quelle di Cl– sono 2 x 0.0007936

=0.001587

Il volume della soluzione è 50.0 mL = 0.0500 L quindi:

[Pb2+] = 0.0007936 / 0.0500 = 0.0159 M

[Cl–] = 0.001587/ 0.0500 L =0.0317 M

Il prodotto di solubilità per la dissoluzione di PbCl2 è:

Kps = [Pb2+][Cl–]2

Sostituendo i valori ricavati si ha:

Kps = 0.0159 ( 0.0317)2 =1.60 x 10-5

Calcolare la Kps dell’Idrossido di Calcio sapendo che la solubilita

molare e 0,011 mol l-1.

La reazione di solubilizzazione di Ca(OH)2 (idrossido di calcio) e:

Ca(OH)2 (s) Ca2+(aq) + 2OH-(aq)

L’espressione della Kps sarà quindi: Kps = [Ca2+] · [OH-]2

La solubilità molare (s) sarà uguale a [Ca2+], mentre [OH-] sarà uguale

alla solubilità molare per il coefficiente stechiometrico di OH-, cioe [OH-]

= 2s.

Quindi:

Kps =[Ca2+]·[OH-]2 =s·(2s)2 =4s3 =4· (0,011)3 =5,3·10-6

Calcolare la solubilita molare del Bromuro di Argento in presenza di

Bromuro di Sodio 1,0 · 10-3 M (Kps(Bromuro d’Argento) = 7,7 · 10-13).

Le reazioni presenti nell’ambiente proposto sono:

AgBr (s) Ag+(aq) + Br-(aq)

reazione di solubilizzazione di AgBr (bromuro di argento) NaBr (aq)

Na+(aq) + Br-(aq) reazione di dissociazione di NaBr (bromuro di sodio)

in acqua.

L’espressione della Kps sarà quindi: Kps = [Ag+] · [Br-] = 7,7 · 10-13

La concentrazione dello ione bromuro ([Br-]) si può considerare uguale

alla concentrazione di ione bromuro derivante dalla dissoluzione del

bromuro di sodio. Ci si trova quindi in presenza di uno ione in comune.

Quindi [Br-] = 1,0 · 10-3.

La solubilità molare (s) di bromuro di argento sarà uguale alla

concentrazione di ioni argento [Ag+]:

Kps =s·[Br-]

quindi:

s=Kps /[Br-]=7,7·10-13 /1,0·10-3 =7,7·10-10 M

Calcolare la solubilita molare dell’Idrossido di Calcio (Kps = 5,5 · 10-6)

a pH 2,0 e pH 7,0.

La reazione di solubilizzazione di Ca(OH)2 (idrossido di calcio) e:

Ca(OH)2 (s) Ca2+(aq) + 2OH-(aq)

L’espressione della Kps sarà quindi: Kps = [Ca2+] · [OH-]2 = 5,5 · 10-6

La concentrazione di ioni OH- e fissata dal pH, quindi la solubilità molare di

Ca(OH)2 (s) e uguale alla concentrazione di ioni calcio.

Cioe: [Ca2+] = s.

La solubilità molare a pH = 2,0:

Se pH = 2,0 allora [H3O+] = 10-pH = 1,0 · 10-2 M

[OH-]=Kw /[H3O+]=1,0·10-14 /1,0·10-2 =1,0·10-12 M

Poiche Kps =s·[OH-]2 allora:

s=Kps /[OH-]2 =5,5·10-6 /(1,0·10-12)2 =5,5·10+18 M

s = 5,5 · 10+18 M e un numero molto grande, molto superiore alla concentrazione

molare dell’acqua (ca. 55 M) e quindi non realistico. Si può dire che Ca(OH)2 ha

una solubilità molto elevata a pH = 2,0.

La solubilità molare a pH = 7,0:

Se pH = 10,0 allora [H3O+] = 10-pH = 1,0 · 10-7 M

[OH-]=Kw /[H3O+]=1,0·10-14 /1,0·10-7 =1,0·10-7 M

Poiche Kps =s·[OH-]2 allora s=Kps /[OH-]2 =5,5·10-6 /(1,0·10-7)2 =5,5·10+8 M

Anche in questo caso s = 5,5 · 10+8 M e un numero superiore alla concentrazione

molare dell’acqua (ca. 55 M) e quindi poco realistico. Si può dire che Ca(OH)2 ha

una solubilità molto elevata anche a pH = 7,0 ma comunque inferiore alla solubilità

dello stesso idrossido a pH acido.

Calcolare la solubilita molare dell’idrossido di ferro (III) in acqua a pH

7 (Kps = 2,0 · 10-39)

La reazione di solubilizzazione di Fe(OH)3 (idrossido di ferro(III)) e:

Fe(OH)3 (s) Fe3+(aq) + 3OH-(aq)

L’espressione della Kps sarà quindi: Kps = [Fe3+] · [OH-]3 = 2,0 ·10-39

La concentrazione di ioni OH- e fissata dal pH, quindi la solubilità

molare di Fe(OH)3 (s) e uguale alla concentrazione di ioni Fe3+.

Cioe: [Fe3+] = s.

Se pH = 7,0 allora [H3O+] = 10-pH = 1,0 · 10-7 M

[OH-]=Kw /[H3O+]=1,0·10-14 /1,0·10-7 =1,0·10-7 M

Poiche Kps =s·[OH-]3

allora s = Kps /[OH-]3 =2,0·10-39 /(1,0·10-7)3 =2,0·10-18 M

Determinare il pH al quale inizia a precipitare il soluto in una

soluzione 0,1 M di Ca(OH)2 (Kps = 5,5 · 10-6)

La reazione di solubilizzazione di Ca(OH)2 (idrossido di calcio) e:

Ca(OH)2 (s) Ca2+(aq) + 2OH-(aq)

L’espressione della Kps sarà quindi: Kps = [Ca2+] · [OH-]2 = 5,5 · 10-6

La soluzione di Ca(OH)2 0,1 M e esattamente satura per una

concentrazione di ioni OH- definita come segue:

[OH−]= K /[Ca2+]= 5,5·10-6/0,1=7,4·10-3M

pOH = -log10[OH-] = 2,13

pH = 14 - pOH = 14 - 2,13 = 11,87

A pH inferiori a 11,87 la soluzione e limpida, mentre a pH maggiori di

11,87 la soluzione presenta un corpo di fondo, cioe e presente un

precipitato di Ca(OH)2.

Indicare la Kps di Fe(OH)2 a 25 °C, sapendo che il pH di una sua

soluzione acquosa satura vale 9.06 alla stessa temperatura.

La reazione di solubilizzazione di Fe(OH)2 (idrossido di ferro(II)) e:

Fe(OH)2 (s) Fe2+(aq) + 2OH-(aq)

L’espressione della Kps sarà quindi:

Kps = [Fe2+] · [OH-]2

Dall’equazione chimica bilanciata si evince che [Fe2+] = 1⁄2 [OH-]

L’espressione della Kps sarà quindi:

Kps = 1⁄2 [OH-] · [OH-]2 = 1⁄2 [OH-]3

pOH = 14 - pH = 14 - 9,06 = 4,94

[OH-] = 10-pOH = 1,1 · 10-5 M

Kps =0,5·(1,1·10-5)3 =6,6·10-16

Calcolare la solubilità del Cromato d’Argento in acqua conoscendo

che il prodotto di solubilità del cromato di argento è pari a 1.1 x 10-12

L’equilibrio di dissociazione del cromato di argento e:

Ag2CrO4 (s) ⇌ 2 Ag+(aq) + CrO4

2-(aq)

Dette x il numero di moli di Ag2CrO4 che si sciolgono per litro di

soluzione, all’equilibrio si avranno 2x mol/L di Ag+ e x mol/L di CrO42- .

L’espressione del prodotto di solubilità per l’equilibrio e pari a:

Kps = [Ag+]2 [CrO4 2-]

Sostituendo nell’espressione del Kps i valori ricavati si ha:

Kps = 1.1 x 10-12 = (x) (2x)2 = 4x3

Da cui x = ∛1.1 x 10-12/ 4 = 6.5 x 10-5 M

All’equilibrio quindi:

[Ag+] = 2 x 6.5 x 10-5 = 1.3 x 10-4 M e [CrO42-] = 6.5 x 10-5 M