Prodotto di solubilità (Kps)

SOLUBILITA’ Concentrazione massima che si può raggiungere per un soluto in un dato solvente ad una certa temperatura. (g di soluto in 100g di solvente) In alternativa la solubilità è espressa in grammi di soluto in 1 litro (l) di soluzione. In ogni modo va sempre precisata la temperatura alla quale si riferiscono i valori riportati. La solubilità varia, infatti, al variare della temperatura. L’espressione della solubilità in grammi di soluto presenti in 1 litro di soluzione rende immediato e facile il calcolo del prodotto di solubilità

Le soluzioni acquose, sono sistemi omogenei. Ma talvolta si presentano anche sistemi costituiti da più fasi in cui sono coinvolti equilibri eterogenei, molto importanti nella chimica analitica; generalmente questi sono legati alla presenza di sali poco solubili che, in quanto sali, sono sempre elettroliti forti (tanto più che la loro solubilità è molto bassa). Consideriamo un sale poco solubile AB: questo si dissocia:                  AB         A- + B+ e possiede perciò una costante di dissociazione Se il sale poco solubile è presente come corpo di fondo (e data la sua bassa solubilità è molto probabile), la sua concentrazione [AB] (o meglio la sua attività) è costante, perciò K [AB] = [A-] [B+] = KPS

KPS è chiamato prodotto di solubilità; essendo derivato da una K di equilibrio, è anch'esso una costante a T costante, purché sia presente il sale come corpo di fondo (quindi equilibrio eterogeneo) altrimenti non potremmo conglobare la sua attività nella costante Poiché i sali sono elettroliti forti, la loro concentrazione in forma indissociata è costante ma assolutamente trascurabile: perciò la concentrazione degli ioni è ricavabile dalla solubilità del sale SE Il prodotto ionico [A+] [B-] è inferiore alla Kps, non si depositerà corpo di fondo. Il prodotto ionico [A+] [B-] è superiore alla Kps, si depositerà corpo di fondo. Il prodotto ionico [A+] [B-] è uguale alla Kps, la soluzione è all'equilibrio (soluzione satura)

PRODOTTO DI SOLUBILITA’ Kps Consideriamo un composto poco solubile che in acqua si dissocia in ioni secondo il seguente equilibrio: - La costante relativa a questo equilibrio è indicata con Kps ed è data da: Es AgCl Ag+ + Cl- K eq = [Ag+] [Cl-] [AgCl] quando non si scioglie più possiamo inglobare la conc del sale non dissoc nella cost e chiamare la nuova costante Kps esempi Solubilità in acqua dell’NaCl 358 g/l a 293 K Solubilità in acqua del BaSO4 < 0,01 g/l (20 °C)

Kps = Keq [AgCl]non sciolto =[Ag+] [Cl-] Significato del Kps ·       Def. = Il prodotto della concentrazione massima degli ioni in cui si dissocia un sale in una soluzione satura o in un equilibrio eterogeneo Se si scioglie una sostanza che dia luogo ad ioni in soluzione (elettrolita) in quantità sufficiente ad ottenere una soluzione satura, si stabilisce un equilibrio tra la sostanza solida indisciolta e gli ioni in soluzione. Si tratta di un equilibrio eterogeneo

Esempi di calcolo Es. Sapendo che Kps Fe(OH)2 = 1.6 x 10-14, calcolarne la solubilità.(x) Per ogni mole di Fe(OH)2 che si scioglie si formano una mole di Fe e due moli di OH- Pongo Fe2+ = x e OH- = 2X Kps = [Fe2+] [ OH-]2 = 4x3 = 1.6 x 10-14 x = 1.6 x 10-5

Più alto è il valore di kps maggiore è la solubilità del sale Es. Sapendo che la solubilità del CaCO3 è 9.0 x 10-5 mol/l, determinare il prodotto di solubilità. Kps = [Ca2+] [CO32-] = (9.0 10-5)2 = = 8.1 10-9 Più alto è il valore di kps maggiore è la solubilità del sale Es. Calcolare il prodotto di solubilità del solfato di bario (BaSO4) a 25°C sapendo che la sua solubilità in acqua pura a 25°C vale 1,05x10 -5 Allora. la reazione è la seguente: BaSO4----> Ba++ + SO4 -- il prodotto di solubilità, Kps, per definizione è uguale a: Kps= (Ba++) (SO4--), ovvero al prodotto delle concentrazioni delle specie ioniche in soluzione. Poichè si può scrivere tali concentrazioni anche in tal modo: (Ba++)= s e, ugualmente, (SO4--)=s, dove s sta per "solubilità", puoi sostituire il valore delle concentrazioni, nella formula del Kps con il valore di s: Kps= s s = s^2= (1,05 10^-5)^2= 1,10 10^-10.

Effetto dello ione a comune Poiché il valore del Kps dipende solo dalla temperatura, il prodotto di solubilità deve risultare soddisfatto in qualunque soluzione che contenga ioni A+ e B-, da qualunque composto essi provengano. Dal principio di Le Chatelier si può quindi prevedere che la solubilità di un sale diminuisca in una soluzione contenente uno ione a comune con il sale.

Effetto dello ione comune Poiché il valore del Kps dipende solo dalla temperatura, il Kps deve risultare soddisfatto in qualunque soluzione che contenga ioni, da qualunque composto essi provengano Dal Principio dell’Equilibrio mobile si può prevedere che la solubilità di un sale diminuisca in una soluzione contenente uno ione comune con il sale Es AgCl Kps = 10 [Ag+] = 10 [Cl-] = 10 Se aggiungiamo NaCl aumenta [Cl-] = 10 [Ag+] =10 perché Kps = 10 l’equilibrio per Le Chatelier si sposta verso sx (AgCl) -10 -5 -5 -4 -6 -10

Ridiscioglimento di precipitati attraverso variazioni di pH Se nell’equazione del prodotto di solubilità sono presenti ioni H+, OH- o in generale ioni la cui concentrazione dipende dal pH (come S2-, CH3COO-, …) la solubilità del composto varia col pH e quindi può essere controllata. L'effetto pH sul prodotto di solubilità è basato sul fatto che sali di acidi deboli in acqua si idrolizzano ai rispettivi acidi. Ne è un esempio AgNO2. Infatti in H2O tale sale si dissocia in Ag+ e NO2-; ma HNO2 è un acido debole quindi, essendo l'equilibrio spostato verso la coppia acido-base più debole

BaSO4 (s) Ba2+ (aq) + SO42- (aq) KPS = [Ba 2+] [SO42-] = 1.1x10-10 M2 Nello studio contrastografico dell’apparato digerente viene utilizzato il solfato di bario che essendo insolubile in acqua, e quindi nei liquidi organici, non può essere assorbito dall’organismo e non può esercitare azione tossica o talora letale BaSO4 (s) Ba2+ (aq) + SO42- (aq) KPS = [Ba 2+] [SO42-] = 1.1x10-10 M2 solubilità = [Ba 2+] = [SO42-] = 1.0x10-5 M Il bario è caratterizzato, come tutti i mezzi di contrasto positivi, da un alto numero atomico (Z = 56) Lo ione Ba2+ è tossico per l’uomo. La piccola solubilità del solfato di bario, BaSO4 permette l’uso di questa sostanza nella diagnostica medica radiografia dell’apparato digerente

1) La matrice delle ossa è costituita da fosfato di calcio ( o meglio da idrossiapatite) Ca3(PO4)2 (s) 3 Ca2+ (aq) + 2 PO43− (aq) KPS = [Ca2+]3*[PO43−]2 = 2.0x10−29 M5 solubilità = 7.1x10−7 M 2) Nel 90% dei casi i calcoli urinari sono costituiti da ossalato di calcio CaC2O4 (s) Ca2+ (aq) + C2O4− (aq) KPS = [Ca2+]3 [PO43−]2 1.3x10−9 M2 solubilità = 3.6x10−5 M

La colica renale e il prodotto di solubilità Una colica renale è probabilmente uno degli eventi più dolorosi che possa capitare. Colpisce senza preavviso, causando un dolore che spesso viene decritto come peggiore di quello del parto, di una frattura, di una ferita di arma da fuoco, di un'ustione o di un dolore chirurgico. Le coliche renali colpiscono circa 1.2 milioni di persone ogni anno, e sono circa l'1% delle cause di ricovero. I calcoli, che ne sono causa, sono un problema che può insorgere a qualsiasi livello del tratto urinario, principalmente si formano nel rene, con una frequenza che arriva 12% per gli uomini, circa il doppio che per le donne, e un picco di incidenza intorno ai 35 anni. La colica renale generalmente è conseguente alla mobilizzazione di un calcolo renale e solitamente si manifesta con violento dolore alla regione lombare destra o sinistra, che si irradia al rispettivo fianco e quindi ai genitali; spesso è presente anche nausea e vomito.

I calcoli renali sono distinguibili in calcoli calcarei (contenenti calcio), che sono radio opachi, e non calcarei. - 60-90%: ossalato di calcio o fosfato di calcio e sono causati da ipercalciuria, iperossaluria, iperparatiroidismo o troppo elevata sintesi di vitamina D3 - 10-15%: calcoli di struvite, un fosfato di magnesio ed ammonio (NH4MgPO4·6 H2O ), causati da infezioni urinarie croniche e ricorrenti - 5-10%: calcoli formati da cristalli di acido urico - 1%: calcoli di cistina (un dimero ossidato dell’amminoacido cisteina). CaC2O4 acido urico cistina calcoli di ossalato di calcio (CaC2O4) I calcoli renali si formano quando la concentrazione di una sostanza disciolta nelle urine supera un valore critico (Kps) e non riesce più a rimanere in soluzione CaC2O4 Ca++ + C2O4-- Se beviamo molto cosa succede?