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Esercizi sulla precipitazione selettiva- chimicamo

Precipitazione selettiva: esercizi

  |   Chimica, Stechiometria

La precipitazione selettiva o frazionata avviene se la precipitazione del sale meno solubile ovvero quello che precipita per primo è completa prima che inizia a precipitare il secondo sale più solubile.

Quando una soluzione contiene due o più cationi o anioni e ad essa sono fatte aggiunte successive di una soluzione contenente un reattivo precipitante per entrambe le specie se le solubilità dei due sali sono diverse tra loro uno di essi inizierà a precipitare mentre l’altro rimane in soluzione.

Tramite la precipitazione selettiva è possibile separare gli ioni contenuti in una soluzione come viene fatto nell’analisi qualitativa quando un miscuglio incognito è analizzato tramite la sistematica dei gruppi.

Esercizi

  • A una soluzione contenente ione Ba2+ a concentrazione 0.0150 M e ione Sr2+ a concentrazione 0.0150 M viene aggiunta, goccia a goccia, una soluzione di Na2SO4. Assumendo che non vi sia variazione de volume calcolare:
  1. La concentrazione dello ione solfato necessaria a far precipitare il sale meno solubile
  2. La concentrazione dello ione solfato quando inizia a precipitare il secondo catione

Kps (BaSO4) = 1.1 ∙ 10-10 ; Kps (SrSO4) = 3.2 ∙ 10-7

Poiché i due sali hanno la stessa stechiometria è possibile confrontare i due valori del prodotto di solubilità  e poiché il Kps del solfato di bario è minore rispetto a quello del solfato di stronzio il sale che precipiterà per primo è BaSO4

1.1 ∙ 10-10 = [Ba2+][SO42-] = 0.0150 [SO42-]

Da cui [SO42-] = 1.1 ∙ 10-10 / 0.0150 =7.3 ∙ 10-9 M

Analogamente:

3.2 ∙ 10-7 = [Sr2+][SO42-] = 0.0150 [SO42-]

Da cui [SO42-] = 3.2 ∙ 10-7 / 0.0150 = 2.1 ∙ 10-5 M

Quindi SrSO4 inizierà a precipitare quando [SO42-] = 2.1 ∙ 10-5 M

 

  • A una soluzione contenente ione Ni2+ a concentrazione 0.10 M e ione Cu2+ a concentrazione 0.10 M è aggiunto carbonato di sodio a piccole quantità. Calcolare la quantità del primo ione che inizia a precipitare quando inizia la precipitazione del secondo ione.

Kps (NiCO3) = 1.4 ∙ 10-7 ; Kps (CuCO3) = 2.5 ∙ 10-10

Poiché i due sali hanno la stessa stechiometria è possibile confrontare i due valori del prodotto di solubilità e, poiché il Kps del carbonato di rame è minore rispetto a quello del carbonato di nichel il sale che precipiterà per primo è CuCO3.

Quando il carbonato di rame è precipitato occorrerà una determinata concentrazione di carbonato per far precipitare il carbonato di nichel che può essere calcolata sostituendo i dati noti nell’espressione del prodotto di solubilità si ha:

1.4 ∙ 10-7 = 0.10 [CO32-]

Da cui [CO32-] = 1.4 ∙ 10-6 M

Pur essendosi verificata la precipitazione del carbonato di rame in soluzione è comunque presente una piccola quantità di ione rame deducibile dall’espressione del Kps del carbonato di rame nota la concentrazione dello ione carbonato presente in soluzione:

2.5 ∙ 10-10 = [Cu2+] 1.4 ∙ 10-6

Da cui [Cu2+] = 2.5 ∙ 10-10/ 1.4 ∙ 10-6 = 1.8 ∙ 10-4 M

  • A una soluzione contenente nitrato di alluminio 0.010 M e cloruro di calcio 0.021 M è aggiunto a piccole quantità fosfato di sodio fino a quando inizia a formarsi un precipitato. Calcolare la concentrazione del catione presente in soluzione quando inizia a precipitare il sale più solubile

Kps di Ca3(PO4)2  = 2.0 ∙ 10-29

Kps di AlPO4 = 9.8 ∙ 10-22

Poiché i due sali non hanno la stessa stechiometria bisogna calcolare il sale che ha la minore solubilità e che quindi precipita per primo.

Detta s la solubilità di Ca3(PO4)2  all’equilibrio: [Ca2+] = 3s e [PO43-] = 2s

L’espressione del prodotto di solubilità è:

Kps = [Ca2+]3  [PO43-]2

Da cui  Kps = 2.0 ∙ 10-29 = (3s)3(2s)2 = 108 s5

Da cui s = 7.1 ∙ 10-7 M

Detta s la solubilità di AlPO4 all’equilibrio: [Al3+] = s e [PO43-] = s

Kps = 9.8 ∙ 10-22 = [Al3+] [PO43-] = s ∙ s = s2

Da cui s = 3.1 ∙ 10-11 M

Quindi essendo 3.1 ∙ 10-11 << 7.1 ∙ 10-7 il sale meno solubile è il fosfato di alluminio che quindi precipiterà per primo

La concentrazione di fosfato necessaria per la precipitazione del fosfato di calcio può essere ricavata dall’espressione:

2.0 ∙ 10-29 = (0.021)3 [PO43-]2

Da cui [PO43-] = 1.5 ∙ 10-12 M

La concentrazione dell’alluminio presente in soluzione quando il fosfato ha questa concentrazione può essere ricavata dall’espressione:

9.8 ∙ 10-22 = [Al3+](1.5 ∙ 10-12)

Da cui [Al3+] = 6.7 ∙ 10-10 M

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