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. Ogni sostanza è caratterizzata da una costante, detta "costante di solubilità" ed indicata con Kps, che è pari al prodotto delle concentrazioni massime degli ioni che si formano mettendo in acqua tale sostanza (soluzione acquosa satura di un certo sale). In questa guida vi insegneremo come calcolare la solubilità in acqua di un sale e dei vari ioni che lo compongono, ad una certa temperatura.

• carta, penna, calcolatrice

Supponiamo, ad esempio, di mettere del cloruro d'argento in acqua, fino a raggiungere la saturazione (ne mettiamo cioè una quantità maggiore di quella che riesce a sciogliersi).
In acqua accade che: AgCl --> Ag? + Cl?.
Se indichiamo le concentrazioni degli ioni racchiudendole in parentesi quadre, avremo:
[Ag?] × [Cl?] = 1,77 × 10?¹? = Kps
L'unità di misura è moli/litro.
Ovviamente, se Kps è alto la sostanza è molto solubile (molte moli disciolte in un litro d'acqua), se Kps è basso, la sostanza è poco solubile.

Il prodotto di solubilità di una data sostanza è sempre costante ma può variare in funzione della temperatura. Quindi è opportuno parlare di costante di solubilità di un sale "ad una certa temperatura". Per cui, con riferimento all'esempio fatto al punto precedente, diremo che il cloruro d'argento ha una solubilità Kps = 1,77 × 10?¹? alla temperatura di 25 gradi centigradi.

Consideriamo ad esempio il Solfato di Bario, BaSO4.
Questo sale avra un Kps variabile in funzione della temperatura, come segue:

Kps di BaSO4 a 18 gradi è pari a 8.7×10?¹¹
Kps di BaSO4 a 25 gradi è pari a 1.08×10?¹?
Kps di BaSO4 a 50 gradi è pari a 1.98×10?¹?.

Supponiamo di avere una soluzione acquosa satura di AgCl e di voler calcolare la concentrazione di [Ag?].
Sappiamo che:[Ag?]*[Cl?] = 1,77 × 10?¹? = Kps
e sappiamo che per ogni ione Ag c'è uno ione Cl.
[Ag?]=[Cl?]=x

x^2 = Kps
in questo caso la concentrazione di Ag? sarà pari alla radice quadrata di Kps,

quindi:x = [Ag?] = 1,3 x 10??.

Consideriamo ora il Cromato d'argento, Ag2CrO4, il cui Kps è 8,43 * 10^-5

in acqua si formano due ioni di Ag+ ed 1 ione di CrO4-
quindi se ci sono x ioni di CrO4-, ci saranno 2x ioni di Ag+,
per cui
[Ag+]=2x, [CrO4-]=x
inoltre[Ag+]*[Ag+]*[CrO4-] = Kps
cioè
[Ag+]^2 * [CrO4-] = Kps
quindi
(2x)^2 * x = Kps
quindi
4x^3 = Kps
quindi x è pari a 1/4 * radice cubica di Kps
x = 1,09 * 10^-2
.

Ho una soluzione satura di Ag Cl, avente Kps = 1,7 * 10^-10
Aggiungo 0,10 moli litro di NaCl
e voglio calcolare la concentrazione degli ioni Ag+.
Si procede come segue:
la concentrazione [Ag+] = xla concentrazione [Cl-] = x + 0,1 perché ho aggiunto 0,1 moli/litro di NaCl che produce anch'esso lo ione Cl-
quindi avremo:
x*(x+0,1) = Kps
x^2 + 0,1 x = Kps
A questo punto possiamo risolvere l'equazione di secondo grado ed otteniamo:
x = 1,7 * 10^-9
quindi
[Ag+] = 1,7 * 10^-9
.

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.

• il procedimento è molto semplice, basta seguire con attenzione i vari passaggi

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