Come calcolare la concentrazione delle forme ioniche

Le forme ioniche sono una categoria di sostanze chimiche che, quando disciolte in acqua, si dissociano completamente dagli ioni, in base alla loro solubilità. Calcolare la concentrazione di tutti gli ioni in una soluzione, permette ai chimici di prevedere se eventuali solidi si formeranno sul fondo della vasca di reazione o se la quantità di ioni nella soluzione causerà reazioni avverse o negative. In questa guida vi illustreremo come calcolare la concentrazione delle forme ioniche. Vediamo come occorre procedere.

• Libro di Chimica per le scuole superiori
• Tabella degli ioni

La prima operazione da svolgere, quando si desidera calcolare la concentrazione delle forme ioniche, è quella di dividere gli ioni positivi e negativi all'interno del composto. Questa azione il più delle volte richiede la familiarizzazione con le formule degli ioni comuni. A tal proposito va detto che la tabella degli ioni è disponibile e può dunque essere consultata sia sui libri di testo scolastici e le enciclopedie, sia on line. Dopo aver effettuato la distinzione, occorrerà verificare che il composto sia solubile nel solvente indicato: questa verifica può richiedere un riferimento alle regole della solubilità, che solitamente mutano a seconda del composto e del solvente che si sta prendendo in esame.

Acquisire familiarità con gli ioni comuni in una soluzione chimica è dunque l'operazione dalla quale partire. Le regole generali includono l'esistenza dei metalli alcalini e alcalino-terrosi degli ioni in soluzione. Essi formano composti ionici quando sono nella fase solida. I metalli alcalini (Li +, Na +, K +, Rb + e Cs +) formano ioni singolarmente positivi, mentre i metalli alcalino-terrosi (Mg + 2, Ca + 2, Sr + 2 e Ba + 2) formano una carica positiva (+2). Gli elementi alogenuri (F-, Cl, Br e I-) formano una singola carica negativa e gli ioni complessi comuni che si verificano sono: il carbonato (CO3-2), il fosfato (PO4-3) e il solfato (SO4-2).

Capire quali ioni si formano quando una forma ionica si scioglie in acqua. C'è sempre un equilibrio di cariche positive e negative per produrre una soluzione neutra. Gli ioni prodotti nella soluzione saranno: Na +, Cl-, Mg + 2, due Cl-, 2 H + e SO4-2. Calcolare la concentrazione di ciascuno degli ioni presenti nella soluzione: si supponga una continuazione dell'esempio precedente in cui la concentrazione di NaCl è 0,5 M, MgCl2 è 0.33 M e H2SO4 è 1,5 M. Le concentrazioni totali di ioni nella soluzione sono: Na + = 0,5 M, Mg + 2 = 0.33 M, Cl- = (0.5 M + (2 0.33 M)) = 0.5 M + 0,66 M = 1.16 M, H + = 2 1,5 M = 3.0 M e SO4-2 = 1,5 M.

Mescolando due soluzioni differenti, la concentrazione degli ioni deve essere calcolata in base al volume della nuova soluzione. Per trovare la concentrazione degli ioni è necessario calcolare il numero di moli per ione e dividere per il volume totale della soluzione finale. Ad esempio, si supponga di avere 10 ml di una soluzione di NaCl 0,25 M e 40 ml di una soluzione 0,5 M di MgCl2; per trovare la concentrazione di tutti gli ioni dopo la miscelazione, individuare tutti gli ioni Na +, Cl, Mg + 2 e Cl. Il volume totale dopo la miscelazione sarà di 50 ml. Dunque, la quantità di Na + è: (0,25 M) 10 ml = 0,25 M 10 ml (1 L / 1000 ml) = 0,0025 moli di Na +. Mg + 2 è: 0,5 M 40 ml = 0,5 M 40 ml (1 L / 1000 ml) = 0,02 moli. Cl- è: (0,25 M 10 ml) + 2 (0,5 M) = 40 ml (0,25 M 10 ml (1 L / 1000 ml)) + 2 (0,5 M , 40 ml (1 L / 1000 ml)) = 0,0025 moli + 0,04 moli = 0,0425 moli. Le concentrazioni finali delle forme ioniche sono: Na + = 0,0025 / 0,05 = 0,05 M, Mg + 2 = 0,02 / 0,05 = 0,4 M, e Cl = 0,0425 / 0,05 = 0,85 M. In questo modo, avrete calcolato la concentrazione delle forme ioniche.

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