Solubilità: esempi svolti, regole di solubilità

La solubilità di un sale è di grande rilevanza in quanto, se, ad esempio sono unite due soluzioni acquose, è importante sapere se si forma un precipitato. Ad esempio, se sono mescolate due soluzioni, di cloruro di bario e di solfato di sodio, sapendo che il solfato di bario è un sale poco solubile si può prevedere che avvenga la precipitazione.

La reazione scritta in forma molecolare è: BaCl_2(aq) + Na₂SO_4(aq)→ 2 NaCl_(aq) + BaSO_4(s)

Mentre la reazione netta che tiene conto solo della specie che precipita e non delle specie che rimangono in soluzione è:

Ba²⁺_(aq) + SO₄^2-_(aq) → BaSO_4(s)

Inoltre quando una specie è mescolata ad un solvente bisogna tener conto che si può verificare che tutta la sostanza si solubilizza e, in tal caso, la soluzione è diluita. In essa è presente quindi una quantità di sale minore rispetto a quella che la quantità di solvente usata è un grado di solubilizzare.

Se la quantità di soluto presente in soluzione è esattamente quella che il solvente è in grado di solubilizzare la soluzione si dice satura. Aggiungendo, infatti, anche una pur minima quantità di soluto esso non si scioglie e la soluzione  presenta corpo di fondo. Per aumentare la quantità di sostanza disciolta si deve aggiungere altro solvente: “Ogni elettrolita è forte a diluizione infinita”.

Poiché, inoltre per molti sali la solubilità aumenta all’aumentare della temperatura, per ottenere una maggiore solubilizzazione si può aumentare la temperatura.

Regole di solubilità

Esistono delle regole che ci consentono di prevedere la solubilità di una sale in acqua:

1)      Tutti i composti costituiti da elementi del gruppo IA (metalli alcalini) mostrano solubilità in acqua. Ad esempio NaNO₃,KCl, LiF sono solubili in acqua: KCl_(s) → K⁺_(aq) + Cl^–_(aq)

2)      Tutti i sali contenenti nitrati (NO₃^–) clorati (ClO₃^–) , perclorati (ClO₄^–) e acetati CH₃COO^– mostrano solubilità in acqua. Ad esempio Ca(NO₃)₂, KClO₃, Mg(ClO₄)₂, CH₃COONa sono solubili in acqua: Ca(NO₃)_2(s) → Ca²⁺_(aq) + 2 NO₃^–_(aq)

3)      Tutti i sali di ammonio sono solubili in acqua. Ad esempio NH₄Cl è solubile in acqua: NH₄Cl_(s) → NH₄⁺_(aq) + Cl^–_(aq)

4)      Tutti i sali contenenti cloruri (Cl^–), bromuri (Br^–) e ioduri (I^–) sono solubili in acqua ad eccezione di quelli di argento (Ag⁺) , piombo (Pb²⁺)  e mercurio (I) (Hg₂²⁺). Ad esempio KCl, CaBr₂, AlI₃ sono solubili in acqua mentre AgCl, PbBr₂ e Hg₂I₂ non sono solubili in acqua: CaBr_2(s) → Ca²⁺_(aq) + 2 Br^–_(aq) AgCl_(s) ⇄ Ag⁺_(aq) + Cl^–_(aq)  tale dissoluzione è regolata da un K_ps essendo il sale poco solubile

5)      Tutti i sali contenenti ioni solfato SO₄^2- sono solubili in acqua ad eccezione di quelli di bario ( Ba²⁺), stronzio (Sr²⁺), calcio (Ca²⁺), piombo (Pb²⁺), mercurio (I) ( Hg₂²⁺), mercurio (II) (Hg²⁺), calcio (Ca²⁺) e argento (Ag⁺) sono moderatamente solubili. Ad esempio K₂SO₄, MgSO₄ sono solubili in acqua mentre non lo sono PbSO₄, BaSO₄ e SrSO₄: K₂SO_4(s) → 2 K⁺_(aq) + SO₄^2-_(aq) BaSO_4(s) ⇄ Ba²⁺_(aq) + SO₄^2-_(aq)  tale dissoluzione è regolata da un K_ps essendo il sale poco solubile

6)      Tutti gli idrossidi sono poco solubili ad eccezione degli idrossidi dei metalli del gruppo IA (metalli alcalini) e dello ione ammonio. Ad esempio KOH, NaOH, Ba(OH)₂ sono solubili mentre Al(OH)₃ è poco solubile: KOH_(s) → K⁺_(aq) + OH^–_(aq) Al(OH)_3(s) ⇄ Al³⁺_(aq) + 3 OH^–_(aq)

7)      Tutti i sali contenenti ioni solfuro (S^2-) sono insolubili ad eccezione di quelli del gruppo IA (metalli alcalini) e di quelli del gruppo IIA (metalli alcalino-terrosi). Ad esempio Na₂S e CaS sono solubili mentre MnS è poco solubile: Na₂S_(s) → 2 Na⁺_(aq) + S^2-_(aq) MnS_(s)  ⇄ Mn²⁺_(aq) + S^2-_(aq) tale dissoluzione è regolata da un K_ps essendo il sale poco solubile

8)      Tutti i sali contenenti ioni  solfito (SO₃^2-) , carbonato (CO₃^2-) , cromato (CrO₄^2-) e fosfato (PO₄^3-) sono insolubili ad eccezione di quelli contenenti lo ione ammonio (NH₄⁺) e gli elementi del gruppo IA (metalli alcalini). Ad esempio, (NH₄)₂SO₃, Na₂CO₃, K₂CrO₄, Na₃PO₄ sono sali solubili mentre CaCO₃, Mg₃(PO₄)₂, BaSO₃sono poco solubili: (NH₄)₂SO_3(s) → 2 NH₄⁺_(aq) + SO₃^2-_(aq) Mg₃(PO₄)_2(s)  ⇄ 3 Mg²⁺_(aq)  + 2 PO₄^3-_(aq)  tale dissoluzione è regolata da un K_ps essendo il sale poco solubile

9)      Tutti gli ossidi sono insolubili ad eccezione di quelli contenenti lo ione calcio, lo ione bario e gli ioni degli elementi del gruppo IA (metalli alcalini); gli ossidi solubili reagiscono con l’acqua per formare gli idrossidi: K₂O + H₂O → 2 KOH

Esempi:

1)      Prevedere se si forma un precipitato se vengono mescolate due soluzioni in cui sono presenti rispettivamente nitrato di argento e solfuro di sodio Per rispondere a questo quesito dobbiamo scrivere la reazione: quando avviene una reazione tra due sali tale reazione viene definita di doppio scambio. In tali reazioni gli anioni e i cationi di due molecole si scambiano di posto per formare due molecole diverse secondo la reazione generale: AB + CD  →  AD + CB La reazione che avviene è la seguente: 2 AgNO_3(aq) + Na₂S_(aq) → Ag₂S+ 2 NaNO₃

Nella prima parte della reazione i reagenti si trovano in soluzione acquosa infatti per la regola 2) tutti i nitrati sono solubili e per la regola 1) tutti i sali contenenti lo ione sodio sono solubili. Osserviamo ora cosa avviene per i prodotti di reazione: per la regola 7) i solfuri non sono solubili mentre per la regola 2) tutti i nitrati sono solubili. Alla luce di quanto riscontrato la reazione può essere completata:

2 AgNO_3(aq) + Na₂S_(aq) → Ag₂S_(s)  + 2 NaNO_3(aq)

La reazione netta è quindi:

2 Ag⁺_(aq) + S^2-_(aq) → Ag₂S_(s)

2)      Prevedere se si forma un precipitato se vengono mescolate due soluzioni in cui sono presenti rispettivamente idrossido di potassio e cromato di sodio La reazione che avviene è la seguente: 2 KOH_(aq) + Na₂CrO_4(aq) → 2 NaOH + K₂CrO₄

Nella prima parte della reazione i reagenti si trovano in soluzione acquosa infatti per la regola 1) tutti gli elettroliti contenti potassio sono solubili e per la stessa regola è solubile anche il cromato di potassio. Osserviamo ora cosa avviene per i prodotti di reazione: per la regola 1) sia NaOH che K₂CrO₄ sono solubili pertanto non avviene nessuna precipitazione.  Alla luce di quanto riscontrato la reazione può essere completata:

2 KOH_(aq) + Na₂CrO_4(aq) → 2 NaOH_(aq) + K₂CrO_4(aq)