Le reazioni di precipitazione avvengono in soluzione acquosa quando un catione e un anione si legano tra loro per dare un sale poco solubile che precipita.
Per sapere se le reazioni di precipitazione possono avvenire bisogna:
- individuare gli ioni presenti in soluzione
- scrivere la reazione in forma molecolare
- prevedere se uno dei sali potenzialmente formati è poco solubile sulla base delle regole di solubilità,
Ad esempio si considerino due soluzioni contenenti rispettivamente nitrato di sodio e cloruro di potassio; per sapere se avviene una precipitazione si scrive la reazione di reazione di doppio scambio:
NaNO3 + KCl → NaCl + KNO3
I sali potenzialmente formati sono il cloruro di sodio e il nitrato di potassio; tuttavia sia il sodio che il potassio sono metalli alcalini i cui sali sono solubili in acqua pertanto non avviene alcuna precipitazione e nella soluzione sono presenti gli ioni Na+, K+, NO3– e Cl–.
Solubilità del precipitato
Si considerino ora due soluzioni contenenti rispettivamente nitrato di argento e cloruro di potassio; per sapere se avviene una precipitazione si scrive la reazione di doppio scambio:
AgNO3 + KCl → AgCl + KNO3
Poiché il cloruro di argento è una sale poco solubile si verificherà la precipitazione. La reazione in forma molecolare si scrive quindi come:
AgNO3(aq) + KCl(aq) → AgCl(s) + KNO3(aq)
Spesso è richiesta la reazione netta ovvero quella che avviene in soluzione. Conviene scrivere quindi la reazione in forma ionica:
Ag+(aq) + NO3–(aq) + K+(aq) + Cl–(aq) → AgCl(s) + K+(aq) + NO3–(aq)
Si semplificano le specie che compaiono sia a destra che a sinistra e quindi la reazione netta:
Ag+(aq) + Cl–(aq) → AgCl(s)
Se non si ricordano bene le regole di solubilità e si dispone di una tabella dove vengono riportati i valori dei prodotti di solubilità si può cercare se un determinato sale è presente nella tabella ed è quindi un sale poco solubile che precipita.
Ad esempio si considerino due soluzioni contenenti rispettivamente solfato di cadmio e solfuro di potassio; per sapere se avviene una precipitazione si scrive la reazione di doppio scambio:
CdSO4 + K2S → K2SO4 + CdS
Se si ha qualche dubbio si può consultare la tabella dei prodotti di solubilità e si trova che il valore del Kps del solfuro di cadmio è dell’ordine di 10-28 e ciò ci indica che è un sale poco solubile e quindi si verificherà la precipitazione e la reazione, scritta in forma molecolare, è la seguente:
CdSO4(aq) + K2S(aq) → K2SO4(aq) + CdS(s)
Condizioni di precipitazione
Si noti tuttavia che le reazioni di precipitazione avvengono solo se le concentrazioni del catione e dell’anione sono tali che il loro prodotto, elevato ai rispettivi coefficienti stechiometrici, raggiunga il valore del prodotto di solubilità.
Si supponga infatti che, a seguito del mescolamento di due soluzioni contenenti rispettivamente cloruro di bario e fluoruro di sodio, la concentrazione dello ione bario sia 4.0 ∙ 10-3 M e quella dello ione fluoruro sia 6.0 ∙ 10-3 M.
Affinché si verifichi la precipitazione del fluoruro di bario che è un sale poco solubile si deve verificare che:
[Ba2+][F–]2 sia maggiore del valore del prodotto di solubilità che, nella fattispecie, vale 2.4 ∙ 10-5.
Poiché [Ba2+][F–]2 = (4.0 ∙ 10-3) (6.0 ∙ 10-3)2 = 1.4 ∙ 10-7 e tale valore è di molto inferiore a quello del Kps la precipitazione non avviene.