Relazione2 (determinazione del prodotto di solubilità dell'idrossido di calcio)

Determinazione del prodotto di solubilità dell'idrossido di calcio

L’obiettivo dell’esperienza è la determinazione del prodotto di solubilità dell’idrossido di calcio e della sua solubilità in una soluzione satura di Ca(OH)₂ e in una soluzione contenente 14,7 g/L di CaCl₂*2H₂O saturata con Ca(OH)₂. Determinare la solubilità in questi due differenti casi consente di constatare l’effetto dello ione a comune, che in tal caso è Ca²⁺, sull’equilibrio di solubilizzazione di Ca(OH)₂.

Calcoli stechiometrici ed elaborazione dati soluzione satura Ca(OH)₂

Nella soluzione satura di Ca(OH)₂ l’equilibrio di solubilità è descritto dalla reazione di equilibrio:

Ca(OH)₂ (s) ⇌ Ca²⁺(aq) + 2OH^-(aq)

Alla luce della tabella I.C.E. vale dunque che:

• K_ps = [Ca²⁺][OH^-]
• [Ca²⁺] = S
• [OH^-] = 2S
• K_ps = 4S³

Dalle due titolazioni effettuate con HCl 0.05M si ricavano due volumi di titolante:

• V₁ = 43.8 ml
• V₂ = 41.1 ml
• V_medio = (43.8 + 41.1) ml / 2 = 42.45 ml

Nello svolgimento dei calcoli si considera V_medio come volume del titolante.

Al punto di equivalenza vale che:

n_OH- = n_H+

[OH^-]V_titolante = [H⁺]V_soluzione

I ioni H⁺ derivano da HCl, pertanto il volume di titolante corrisponde a V_HCl.

Da tale relazione si ricava:

[OH^-] = ([H⁺] V_titolante) / V_soluzione

[H⁺] = [HCl] = 0.05M

V_titolante = 42.45 ml

V_soluzione = 50 ml

[OH^-] = (0.05M * 42.45 ml) / 50 ml = 4.245 * 10^-2 mol/L ≈ 4.25 * 10^-2 mol/L

Quindi [OH^-] = 2S = 4.25 * 10^-2 mol/L

S = (4.245 * 10^-2) / 2 = 2.12 * 10^-2 mol/L

[Ca²⁺] = S = 2.12 * 10^-2 mol/L

K_ps = 4S³ = 4 * (2.12 * 10^-2)³ = 3.82 * 10^-5

Calcoli stechiometrici teorici soluzione satura Ca(OH)₂ e analisi critica

Supponiamo di non aver titolato la soluzione satura di Ca(OH)₂, pertanto di non essere a conoscenza della [OH^-], e di dover determinare la solubilità S avvalendosi della K_ps tabulata:

Ca(OH)₂ (s) ⇌ Ca²⁺(aq) + 2OH^-(aq)

Sappiamo dai valori tabulati delle costanti del prodotto di solubilità e dalle deduzioni precedenti che:

• K_ps = 5.5 * 10^-6
• K_ps = 4S³

Possiamo pertanto ricavare il valore della solubilità teorica eguagliando il valore numerico di K_ps alla sua espressione in funzione di S ottenendo:

1. 4S³ = 5.5 * 10^-6
2. S = (5.5 * 10^-6 / 4)^1/3
3. S = 1.11 * 10^-2 mol/L