Come calcolare la solubilità di un sale

Comunemente le sostanze si classificano in solubili o insolubili in acqua, tuttavia è molto insolito che una sostanza sia completamente insolubile. La costante Kps è detta prodotto di solubilità del carbonato di calcio e rappresenta un valore applicabile a tutti quegli elettroliti solidi scarsamente solubili. Come ogni costante d'equilibrio, il prodotto di solubilità di una data sostanza dipende solo dalla temperatura: le concentrazioni degli ioni possono infatti variare, ma Kps rimane costante. Nei passaggi successivi questa semplicissima e pratica guida vedremo come calcolare la solubilità di un sale, esaminando alcuni esercizi.

Una volta ricavata la solubilità, è possibile eseguire il calcolo inverso, determinando di conseguenza il valore del prodotto di solubilità di un sale poco solubile. Consideriamo ad esempio il cromato d'argento, Ag2CrO4, sapendo che la sua solubilità è 8,43 * 10^-5 mol/l.

L'equazione dell'equilibrio è:
Ag2CrO4(s) <--> 2Ag+(aq) + CrO4 ^-2 (aq);
Il prodotto di solubilità corrisponde a:
Kps= [Ag+]^2 [CrO4^-2];.

Dall'equazione dell'equilibrio si deduce che per ogni mole di cromato d'argento che si scioglie, si formano 2 moli di ioni d'argento positivi e una mole di ioni di cromato negativi. Pertanto:

[Ag+]= 2 * 8,43 * 10^-5 mol/l = 1,686 * 10^-4 mol/l

[CrO4^-2]= 8,43 * 10^-5 mol/l

Kps= (1,686 * 10^-4)^2 * 8,43 *10^-5 = 2,40 * 10^-12.

Poniamo di dover calcolare la solubilità del cloruro d'argento a 298 K sapendo che il suo prodotto di solubilità è 2,0 * 10^-10. Quando il cloruro d'argento è aggiunto all'acqua si crea l'equilibrio:
AgCl (s) <--> Ag+(aq) + Cl- (aq)
Kps= [Ag+] [Cl-] = 2,0 * 10^-10

Come possiamo osservare nell'equazione di reazione, se si scioglie una mole di cloruro d'argento si formano una mole di ioni argento e una mole di ioni cloruro. Perciò la concentrazione degli ioni argento e quella degli ioni cloruro sono uguali. Chiamando "x" la solubilità molare del cloruro d'argento, possiamo scrivere:

x= [Ag+] = [Cl-]

x2= [Ag+] [Cl-] = 2,0 * 10^-10

x= √2,0 * 10^-10 = 1,4 * 10^-5

La solubilità del cloruro d'argento è quindi 1.4 * 10^-5 mol/l.

Le sostanze poco solubili per le quali solitamente si svolgono esercizi di questo tipo sono: cloruro d'argento, ioduro d'argento, cromato d'argento, solfato di calcio, solfato di bario, solfuro di piombo e solfuro di rame. Per stabilire di volta in volta il valore della costante, sono disponibili su internet e sui libri di testo delle apposite tabelle che riportano i prodotti di solubilità nei loro differenti valori.