Precipitazione degli ioni

Se le soluzioni di due composti ionici vengono miscelate, come ioduro di sodio e nitrato di piombo i cationi di una soluzione possono combinarsi con gli anioni dell'altra. Poiché uno dei prodotti incrociati il nitrato di sodio è solubile in acqua, gli ioni sodio e nitrato continuano a rimanere in soluzione, mentre gli ioni piombo e ioduro formano un precipitato di ioduro di piombo. Il quoziente di reazione, Q, della reazione di dissoluzione è uguale al prodotto delle concentrazioni di ioni piombo e ioduro.

A differenza del prodotto di solubilità Ksp, il quoziente di reazione coinvolge concentrazioni di ioni in qualsiasi fase, non solo all'equilibrio. I valori di Q e Ksp possono essere confrontati per prevedere se si verificherà una reazione di precipitazione. Considerate un'aggiunta goccia a goccia di una soluzione di ioduro di sodio alla soluzione di nitrato di piombo.

All'inizio, Q è inferiore a Ksp, e sia gli ioni piombo che ioduro sono in soluzione con gli ioni sodio e nitrato. Questa è una soluzione insatura. Man mano che viene aggiunto più ioduro di sodio, la concentrazione di ioni ioduro continua ad aumentare.

La reazione ha raggiunto l'equilibrio quando Q è uguale a Ksp. In questa fase, una piccola quantità di ioduro di piombo solido è in equilibrio dinamico con gli ioni, formando una soluzione satura. L'ulteriore aggiunta di ioduro di sodio rende Q maggiore di Ksp e la reazione si sposta verso il precipitato.

Questa è una soluzione sovrasatura, dove la precipitazione continua fino a quando le concentrazioni di ioni non vengono abbassate ai loro valori di equilibrio. Per esempio, supponete che la miscela di soluzioni di ioduro di sodio e nitrato di piombo dia come risultato una soluzione contenente ioni piombo 1, 6 10⁻⁴ molari, e ioni ioduro molare 4, 0 10⁻⁴. Qui, Q è uguale a 2, 6 10⁻¹¹, mentre Ksp per lo ioduro di piombo è 1, 4 10⁻⁸.

Poiché Q è inferiore a Ksp, lo ioduro di piombo non precipiterà. La previsione delle reazioni di precipitazione, può essere molto utile durante la separazione dei composti ionici. Considera una soluzione con due ioni metallici piombo e rame Se l'acido cloridrico viene aggiunto a questa soluzione, il cloruro di piombo precipita perché ha un Ksp piccolo, mentre il rame rimane in soluzione poiché il cloruro di rame è altamente solubile in acqua.

Questa tecnica è chiamata precipitazione selettiva.