I solfuri metallici possono essere solubili o poco solubili.
Lo ione solfuro è un anione inorganico dello zolfo con formula S2- presente in molti composti inorganici ma può trovarsi in composti organici come nel gas mostarda e in biomolecole come la metionina in cui lo zolfo forma un legame carbonio-zolfo-carbonio.
pH di solfuri solubili
I solfuri di tutti i metalli ad eccezione dei solfuri di sodio, potassio e ammonio sono scarsamente solubili in acqua.
In acqua il solfuro di sodio si dissocia in:
Na2S → 2 Na+ + S2-
Lo ione solfuro, base coniugata dello ione idrogeno solfuro, idrolizza secondo l'equilibrio:
S2- + H2O ⇄ HS– + OH–
La costante relativa a questo equilibrio è pari a Kb2 = Kw/Ka2 = 1.0 · 10-14/1.0 · 10-14 = 1
Se la soluzione di solfuro di sodio è 0.15 M si ha, all'equilibrio:
[HS–] = [OH–] = x
[S2-] = 0.15-x
Pertanto si ha:
Kb2 = 1 = (x)(x)/0.15-x
Risolvendo l'equazione di 2° si ha x = 0.13
Una soluzione 0.15 M di solfuro di sodio ha pertanto un valore di pari a:
pOH = – log 0.13 = 0.89 e quindi il pH di questa soluzione è pari a 14- 0.89 = 13.1
pH di solfuri poco solubili
Per calcolare il pH di solfuri poco solubili come CdS, CoS, CuS, FeS, PbS, MnS, HgS, NiS, SnS bisogna tener presenti due equilibri di cui uno relativo alla dissociazione del sale e un altro relativo all'idrolisi dello ione solfuro. Indicando con Me il generico metallo si ha:
MeS(s) ⇄ Me2+(s) + S–(aq) (1) regolato dal prodotto di solubilità: Kps = [Me2+][S2-]
Lo ione solfuro a sua volta idrolizza secondo l'equilibrio:
S2-(aq) + H2O(l) ⇄ HS– (aq)+ OH–(aq) (2) la cui costante è pari a 1
Sommando membro a membro i due equilibri e semplificando S2- si ha che l'equilibrio complessivo è:
MeS(s) + H2O(l) ⇄ Me2+(aq) + HS– (aq)+ OH–(aq) la cui costante vale K = Kps · Kb2 = Kps · 1 = Kps
Tale equilibrio è influenzato dal pH: a valori di pH alti è elevata la concentrazione di ioni OH– e pertanto, per il Principio di Le Chatelier l'equilibrio si sposta a sinistra e quindi diminuisce la solubilità del solfuro.
