Esercizio sulla precipitazione selettiva di idrossidi
Esercizio svolto e commentato sulla precipitazione selettiva di idrossidi
In una soluzione acida sono contenuti 0,025 mol/L di ioni Mg2+ e 0,025 mol/L di ioni Fe3+.
Determinare quale ione precipita prima come idrossido e quale è la sua concentrazione in soluzione quando inizia la precipitazione dell'altro.
Kps[Mg(OH)2] = 1,1 · 10-11 ;
Kps[Fe(OH)3] = 1,1 · 10-36
Svolgimento dell'esercizio
Per determinare quale idrossido precipita prima, bisogna calcolare la solubilità s di entrambi gli idrossidi.
Per il Mg(OH)2 la reazione di dissoluzione è la seguente:
Mg(OH)2(s) ⇄ Mg2+(aq) + 2 OH−(aq)
Il prodotto di solubilità perl'idrossido di magnesio Mg(OH)2 è il seguente:
Kps = [Mg2+] · [OH−]2
La concentrazione dello ione Mg2+ in soluzione è 0,025 mol/L. Sostituendo questo dato nell'espressione del prodotto di solubilità, si ha che:
Kps = [Mg2+] · [OH−]2 = 0,025 · [OH−]2
Ovvero:
Kps = 0,025 · [OH−]2 = 1,1 · 10-11
da cui:
[OH−] = 2,1 · 10-5 mol/L
Ripetendo il ragionamento per il Fe(OH)3, si ha che:
Fe(OH)3(s) ⇄ Fe3+(aq) + 3 OH−(aq)
Kps = [Fe3+] · [OH−]3
La concentrazione dello ione Fe3+ in soluzione è 0,025 mol/L.
Sostituendo questo dato nell'espressione del prodotto di solubilità, si ha che:
Kps = 0,025 · [OH−]3 = 1,1 · 10-36
Da cui:
[OH−] = 3,53 · 10-12 mol/L
Precipita prima come idrossido il Fe(OH)3 in quanto per la sua precipitazione è richiesta una concentrazione di ioni OH− inferiore.
Risolviamo la seconda parte dell'esercizio
Come appena visto, quando inizia a precipitare il Mg(OH)2 si ha che:
[OH−] = 2,1 · 10-5 mol/L
Quindi, per il Fe(OH)3 si ha che:
Kps = [Fe3+] · [OH−]3 = [Fe3+] · (2,1 · 10-5)3 = 1,1 · 10-36
Da cui:
[Fe3+] = 1,2 · 10-22 mol/L
Questa quantità è una frazione trascurabile rispetto alla quantità iniziale (0,025M); si può concludere che al pH corrispondente a [OH−] = 2,1 · 10-5 mol/L ,l'idrossido ferrico è precipitato quantitativamente.
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