Il pH di precipitazione dei solfuri

I solfuri sono caratterizzati dalla presenza dello ione S2- proveniente dall’acido debole H2S. I solfuri metallici ad eccezione dei solfuri alcalini e alcalino-terrosi ( escluso CaS) sono poco solubili in acqua.

La precipitazione dei solfuri può essere sfruttata nell’analisi qualitativa per il riconoscimento di alcuni cationi metallici. Per esempio le soluzioni di zinco (II), trattate con ioni solfuro, danno luogo alla precipitazione di solfuro di zinco ZnS secondo la reazione di precipitazione:

Zn2+ (aq) + S2- (aq) ⇄ ZnS (s)

Per conoscere il pH di precipitazione di un solfuro si parte dalla costante di dissociazione dell’acido H2S e del prodotto di solubilità del solfuro.

Indichiamo con MeS un generico solfuro e consideriamo l’equilibrio della sua dissociazione:

MeS (s) ⇄ Me2+ (aq) + S2-(aq)

Tale equilibrio è regolato dal Kps del sale:

Kps = [Me2+ ][ S2-]

Da cui [ S2-] = Kps / [Me2+(1)

Consideriamo i due equilibri di dissociazione di H2S:

H2S⇄ H+ + HS    in cui Ka1 = 10-5

HS⇄ H+ + S2-   in cui Ka2 = 10-14

Per l’equilibrio H2S⇄ 2 H+ + S2-  la costante di equilibrio vale KH2S  = Ka1Ka2 = 10-5 ∙10-14 = 10-19

Essendo KH2S  = Ka1Ka2 = 10-19 = [H+]2[S2-]/ [H2S]

Supponiamo che la concentrazione iniziale di H2Ssia 0.1 M si ha:

10-19 = [H+]2[S2-]/ 0.1

Da cui: 10-20 = [H+]2[S2-]

Isolando [H+]2 si ha: [H+]2 = 10-20/ [S2-]

Sostituendo in questa espressione il valore di [S2-] ottenuto dalla (1) si ha:

[H+]2 = 10-20 [Me2+]/ Kps

Ovvero:

[H+] = √10-20 [Me2+]/ Kps

Da questa relazione si può ricavare il pH a cui avviene la precipitazione del solfuro. Ad esempio per il solfuro di zinco che ha un Kps = 10-20 e supponendo una concentrazione di ioni zinco pari a 0.01 M si ha:

[H+] = √10-20 0.01/ 10-20 = 0.1 M

Il pH a cui avviene la precipitazione è quindi pari a – log 0.1 = 1 ovvero il solfuro di zinco inizia a precipitare a pH = 1

Per ottenere una precipitazione praticamente completa, cioè per avere una concentrazione finale di zinco pari a 10-5, operando nello stesso modo si ha:

[H+] = √10-20 x 10-5 / 10-20 =0.00316 M

Da cui pH = – log 0.00316 = 2.5

Questo risultato ci indica che ad un valore di pH pari a 2.5 si può considerare che tutto il solfuro di zinco sia precipitato. In modo analogo si può calcolare il pH di precipitazione degli altri solfuri

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Author: Chimicamo

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