Equilibri di solubilità

Il cloruro di sodio è considerato solubile perché grandi quantità di esso si dissolvono in acqua, ma quando all'acqua viene aggiunto il cloruro di piombo, solo una piccola quantità si dissolve, mentre il resto rimane insolubile. Il solido non disciolto coesiste con gli ioni piombo e cloruro che sono in soluzione. Parte del cloruro di piombo solido continua a dissolversi, mentre alcuni degli ioni nella soluzione si ricombinano per formare un precipitato.

Quando la velocità di dissoluzione è uguale alla velocità di precipitazione, si stabilisce un equilibrio di solubilità. La costante di equilibrio può essere calcolata dalle concentrazioni di equilibrio degli ioni in base alla reazione di dissoluzione dove il cloruro di piombo si dissocia in uno ione piombo e due ioni cloruro. Quindi, la costante di equilibrio è data dalla concentrazione molare degli ioni piombo moltiplicata per il quadrato della concentrazione molare degli ioni cloruro.

Poiché la concentrazione del cloruro di piombo solido rimane costante, viene esclusa dal calcolo. Questa costante di equilibrio è detta prodotto di solubilità, indicata con Ksp. A 25 C, il Ksp del cloruro di piombo è 1, 17 10⁻⁵.

Il valore di Ksp rappresenta la misura in cui un composto può dissolversi per formare una soluzione acquosa satura. A una data temperatura, il Ksp di un composto è costante. La solubilità di un composto in moli per litro, nota come solubilità molare, viene spesso usata per esprimere la concentrazione del solido disciolto in una soluzione satura.

La solubilità di un composto può variare a seconda di fattori, come il pH della soluzione e se sono presenti altri ioni. La solubilità molare di un composto, x, può essere calcolata dal suo Ksp, utilizzando una tabella ICE. Le concentrazioni iniziali di ioni piombo e ioni cloruro nella soluzione sono zero.

In equilibrio, la concentrazione molare degli ioni piombo è rappresentata da x, mentre quella degli ioni cloruro è 2x. Sostituendo nell'espressione di equilibrio, il prodotto di solubilità per il cloruro di piombo è uguale a x volte 2x², che è uguale a 4x³. Poiché il Ksp per il cloruro di piombo è 1, 17 10⁻⁵, x è risolto in 1, 43 10⁻² molare.

Per i composti che hanno la stessa stechiometria di dissociazione, come il cloruro di piombo e il fluoruro di calcio, dove 1 mole di ciascun composto produce 3 moli di ioni disciolti, i rispettivi valori Ksp possono essere utilizzati direttamente per confrontare le loro solubilità relative.