Chimica generale - gli equilibri eterogenei

Equilibri eterogenei

Prodotto di solubilità

Vi è un limite alla quantità di soluto che può essere solubilizzata in un certo solvente. Tale quantità varia da sostanza a sostanza e varia anche in funzione della temperatura. Questo permette di distinguere tra sostanze solubili, poco solubili e insolubili.

Il numero di moli di soluto presenti all’equilibrio in un litro di soluzione ove è stata dispersa la massima quantità di soluto possibile è la solubilità molare di quel soluto. Un soluto aggiunto in eccesso precipita e costituisce il corpo di fondo o precipitato.

In presenza di un corpo di fondo esiste un equilibrio dinamico tra soluto solido e quello in soluzione. Questo è l’equilibrio di solubilità:

Soluto(s) ⇌ Soluto(aq)

Se il soluto è un elettrolita forte esso subisce dissociazione ionica e in questo caso l’equilibrio di solubilità è dato dall’insieme delle reazioni:

Soluto(s) ⇌ Soluto(aq)

Soluto(aq) ⇌ Catione(aq) + Anione(aq)

Questi equilibri risentono dell’effetto dello ione comune e di equilibri simultanei acido-base.

A questo tipo di processi è possibile applicare le leggi dell’equilibrio solo se la soluzione si può considerare ideale, ovvero quando la concentrazione del soluto è bassa.

Soluti poco solubili o insolubili

Fino ad ora abbiamo trattato soluzioni acquose, che sono sistemi omogenei, ma equilibri eterogenei; trattiamo ora sistemi eterogenei in cui sono coinvolti sali poco solubili. Generalmente questi sono legati alla presenza di:

AB ⇌ AB(s) ⇌ AB(aq)

Consideriamo un sale poco solubile che si dissocia:

AB ⇌ A⁺(aq) + B^-(aq)

Ma poiché il sale poco solubile è presente come corpo di fondo (solido), la sua concentrazione (o meglio la sua attività) è costante (1), perciò:

K_PS = [A⁺][B^-]

Il prodotto di solubilità, essendo derivato da una costante di equilibrio, è anch'esso una costante, a temperatura costante, purché sia presente il sale come corpo di fondo (altrimenti non potremmo conglobare la sua attività nella costante).

Una sostanza è poco solubile quando la sua solubilità è compresa tra 0.1 e 10 g per litro; al di sotto di 0.1 g/L la sostanza è considerata insolubile.

Elettrolita poco solubile in acqua

CaCO₃(s) ⇌ Ca²⁺(aq) + CO₃^2-(aq)

La costante di equilibrio è il prodotto di solubilità: K_PS