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Home Chimica

Carbonato di calcio: solubilità in funzione del pH

di Chimicamo
2 Luglio 2021
in Chimica, Stechiometria
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0
carbonato di calcio-chimicamo

carbonato di calcio-chimicamo

Il carbonato di calcio è un sale poco solubile derivante da una base forte e da un acido debole la cui solubilità è dipendente dal pH.

Sommario nascondi
1 Idrolisi del carbonato
2 Idrolisi dell’idrogeno carbonato
3 Esempio

Il carbonato di calcio si solubilizza in acqua secondo l’equilibrio eterogeneo:

CaCO3(s) ⇄ Ca2+(aq) + CO32-(aq)

Tale equilibrio è regolato dal prodotto di solubilità Kps  che vale 5.0 · 10-9:

Kps  = [Ca2+][CO32-] (1)

Idrolisi del carbonato

Tuttavia lo ione carbonato, base coniugata dello ione idrogeno carbonato idrolizza secondo l’equilibrio:

CO32-(aq) + H2O(l) ⇄ HCO3–(aq) + OH–(aq)

Per il Principio di Le Chatelier l’idrolisi dello ione carbonato sposta a destra l’equilibrio di dissociazione del carbonato di calcio rendendolo più solubile.

Idrolisi dell’idrogeno carbonato

Lo ione idrogeno carbonato a sua volta dà luogo all’equilibrio:

HCO3–(aq) ⇄ H+(aq) + CO32-(aq)

regolato dalla costante di equilibrio Ka2

Ka2 = [H+][ CO32-]/[ HCO3–] = 4.8 · 10-11  (2)

Detta S la solubilità del carbonato di calcio essa è uguale alla concentrazione dello ione calcio.

Per il bilancio delle cariche:

S = [Ca2+] = [HCO3–] + [CO32-]  (3)

Dalla (2) si ha:

[HCO3–] = [H+][ CO32-]/Ka2  (4)

Sostituendo nella (3) l’espressione di [HCO3–] ricavato nella (4) si ottiene:

S = [Ca2+] = [H+][ CO32-]/Ka2  + [CO32-] 

Mettendo in evidenza [CO32-]   si ha:

[Ca2+] = [CO32-]   ( [H+]/Ka2 + 1)

  Acido nitroso

Moltiplicando ambo i membri per [Ca2+] si ha:

[Ca2+]2 = [Ca2+] [CO32-]   ( [H+]/Ka2 + 1)

Ma [Ca2+][CO32-] = Kps pertanto:

[Ca2+]2 =  Kps ( [H+]/Ka2 + 1)  (5)

Essendo S = [Ca2+] allora S2 = [Ca2+]2

Pertanto:

S2 = [Ca2+]2= Kps ( [H+]/Ka2 + 1)

Estraendo la radice quadrata da ambo i membri si ha:

S = [Ca2+] =√ Kps ( [H+]/Ka2 + 1) 

Quest’ultima espressione consente di calcolare la solubilità del carbonato di calcio il funzione di [H+] e quindi del pH.

Esempio

Ad esempio per calcolare la solubilità a pH = 6.5 si ha:

[H+] = 10-6.5 = 3.2 · 10-7 M

Pertanto:
S = √ 5.0 · 10-9(3.2 · 10-7 / 4.8 · 10-11    + 1) = 5.8 x 10-3 M

A valori minori di pH, come ad esempio a pH = 5.0 laddove [H+]= 1.0 · 10-5 M si ha:

S = √ 5.0 · 10-9(1.0· 10-5 / 4.8 · 10-11    + 1) = 3.2 · 10-2 M

Un aumento di [H+] comporta quindi un aumento della solubilità del carbonato di calcio. Ciò determina un impatto ambientale: la diminuzione del pH  di 0.1 unità delle acque dell’Oceano che si è verificata a seguito della Rivoluzione Industriale ha comportato una maggiore solubilità del carbonato e quindi che impedisce la formazione di strutture contenenti lo ione carbonato come ad esempio il corallo costituito per circa l’85% da carbonato di calcio.

 

Tags: acidi debolibase coniugatabasi fortipH

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Il Progetto Chimicamo

Massimiliano Balzano, ideatore e creatore di questo sito; dottore di Scienza e Ingegneria dei Materiali presso l’Università Federico II di Napoli. Da sempre amante della chimica, è cultore della materia nonché autodidatta. Diplomato al Liceo Artistico Giorgio de Chirico di Torre Annunziata.


Maurizia Gagliano, ha collaborato alla realizzazione del sito. Laureata in Chimica ed iscritta all’Ordine professionale. Ha superato il concorso ordinario per esami e titoli per l’insegnamento di Chimica e Tecnologie Chimiche. Docente.

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