Calcolatore del prodotto di solubilità (Kps)
Dati di input
| Calcola | Trova la solubilità molare |
|---|---|
| Tipo di sale | Tipo AB (es. AgCl) |
| Kps | 1,8e-10 |
| Solubilità molare | 1e-5 M |
Calcolatore del prodotto di solubilità (Kps)
Converti tra il prodotto di solubilità Kps e la solubilità molare s di un sale poco solubile. Scegli la stechiometria di dissoluzione (AB, AB₂, AB₃ o A₂B₃) e risolvi in entrambe le direzioni.
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Capire il prodotto di solubilità
Quando un sale poco solubile si trova in acqua, una piccola parte si dissolve in ioni finché la soluzione non è satura. A quel punto la velocità di dissoluzione eguaglia la velocità di cristallizzazione e il sistema è all'equilibrio. Il prodotto di solubilità Kps è la costante di equilibrio di questo processo. Per un sale che si dissolve come
AxBy⇌xAy++yBx−il prodotto di solubilità è il prodotto delle concentrazioni ioniche, ciascuna elevata al proprio coefficiente stechiometrico:
Ksp=[Ay+]x[Bx−]yIl Kps è scritto qui come numero adimensionale perché è costruito a partire dalle attività ioniche, ossia rapporti rispetto a uno stato standard di 1 mol/L, anziché da concentrazioni grezze.
La solubilità molare s è il numero di moli del sale che si dissolvono per litro di soluzione satura. Poiché gli ioni provengono da un'unica fonte, ogni concentrazione ionica può essere scritta in funzione di s, il che riduce il Kps a un'unica espressione compatta per ciascun tipo di sale.
| Tipo di sale | Dissoluzione | Kps in funzione di s | Solubilità s |
|---|---|---|---|
| AB | A⁺ + B⁻ | ||
| AB₂ / A₂B | A²⁺ + 2 B⁻ | ||
| AB₃ / A₃B | A³⁺ + 3 B⁻ | ||
| A₂B₃ / A₃B₂ | 2 A³⁺ + 3 B²⁻ |
Esempio svolto
Il cloruro d'argento è un classico sale 1:1 (AB):
AgCl⇌Ag++Cl−A 25 °C il suo prodotto di solubilità è . Poiché per ogni unità di formula vengono liberati uno ione Ag⁺ e uno ione Cl⁻, entrambe le concentrazioni ioniche sono uguali alla solubilità molare s, quindi . Risolvendo per s:
s=Ksp=1.8×10−10≈1.34×10−5 mol/LQuindi una soluzione satura di AgCl contiene solo circa 13 micromoli di sale disciolto per litro, ed è per questo che il cloruro d'argento appare insolubile.
Perché il coefficiente cresce con la stechiometria
I sali che liberano più ioni hanno coefficienti più grandi. Il fluoruro di calcio si dissolve come CaF₂ → Ca²⁺ + 2 F⁻, quindi la concentrazione di fluoruro è il doppio di quella del calcio: e . Sostituendo si ottiene
Ksp=[Ca2+][F−]2=s(2s)2=4s3La stessa logica produce per un sale AB₃ e per un sale A₂B₃. Poiché l'esponente su s cambia con il tipo di sale, due sali con valori di Kps identici possono avere solubilità molari molto diverse: non puoi confrontare direttamente le solubilità a partire dal Kps a meno che le stechiometrie coincidano.
L'effetto dello ione comune
Le conversioni precedenti presuppongono che il sale si dissolva in acqua pura. Se l'acqua contiene già uno degli ioni — per esempio cloruro proveniente da NaCl disciolto — l'equilibrio di dissoluzione viene spinto verso il solido e si scioglie meno sale. Questo è l'effetto dello ione comune. Il Kps stesso resta invariato, ma la solubilità molare diminuisce, talvolta di diversi ordini di grandezza. Per tenerne conto si mantiene l'espressione del Kps ma si sostituisce la concentrazione di fondo elevata dello ione condiviso, invece di supporre che entrambi gli ioni provengano solo dal sale che si dissolve.
Domande frequenti (FAQ)
Come è legato il Kps alla solubilità molare?
Per un sale che si dissolve come AₓBᵧ, il prodotto di solubilità è uguale al prodotto delle concentrazioni ioniche, ciascuna elevata al proprio coefficiente stechiometrico. Esprimendo ogni concentrazione ionica in funzione della solubilità molare s si ottiene un’unica relazione che dipende solo dalla stechiometria: Kps = s² per un sale AB, Kps = 4s³ per AB₂ o A₂B, Kps = 27s⁴ per AB₃ o A₃B e Kps = 108s⁵ per A₂B₃. Riordinando ciascuna espressione si risolve per s: ad esempio s = √Kps per un sale AB.
Che cos’è la solubilità molare?
La solubilità molare è il numero di moli di un solido che si sciolgono in un litro di soluzione fino a raggiungere l’equilibrio di saturazione, espressa in mol/L. È diversa dal solo valore di Kps: due sali possono avere valori di Kps simili ma solubilità molari molto diverse se le loro stechiometrie differiscono, perché gli ioni vengono liberati in rapporti diversi. La solubilità molare è la grandezza che misureresti effettivamente saturando l’acqua con il sale e analizzando gli ioni disciolti.
Perché la formula cambia con il tipo di sale?
Gli esponenti e i coefficienti derivano direttamente dall’equazione di dissoluzione. AgCl → Ag⁺ + Cl⁻ dà Kps = [Ag⁺][Cl⁻] = s·s = s². CaF₂ → Ca²⁺ + 2F⁻ dà Kps = [Ca²⁺][F⁻]² = s·(2s)² = 4s³. Fe(OH)₃ → Fe³⁺ + 3OH⁻ dà Kps = s·(3s)³ = 27s⁴, e un sale 2:3 come A₂B₃ dà Kps = (2s)²·(3s)³ = 108s⁵. Poiché la relazione è non lineare, devi abbinare il tipo di sale alla sua effettiva dissoluzione prima di convertire.
Che cos’è l’effetto dello ione comune?
L’aggiunta di un sale solubile che condivide uno ione con un sale poco solubile abbassa la solubilità di quest’ultimo. Per esempio, AgCl è molto meno solubile in una soluzione che contiene già ioni cloruro (da NaCl) che in acqua pura. Il cloruro disciolto spinge l’equilibrio di dissoluzione verso il solido, così si scioglie meno AgCl, anche se il Kps stesso non cambia con la concentrazione. La semplice conversione Kps = s² usata qui presuppone acqua pura senza ioni comuni presenti; in loro presenza occorre risolvere l’equilibrio includendo lo ione aggiuntivo.
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