Aula di Scienze

Aula di Scienze

Persone, storie e dati per capire il mondo

Speciali di Scienze
Materie
Biologia
Chimica
Fisica
Matematica
Scienze della Terra
Tecnologia
I blog
Sezioni
Come te lo spiego
Science News
Podcast
Interviste
Video
Animazioni
L'esperto di matematica
L'esperto di fisica
L'esperto di chimica
Chi siamo
Cerca
L'esperto di chimica

Un calcolo sulla precipitazione

Roberto mi chiede di calcolare le concentrazioni delle specie presenti in soluzione quando si mescolano 10 mL di una soluzione 1,0×10-2 M di NaOH con 100 mL di una soluzione contenente 252 mg di MnCl2. .
leggi
Roberto ha scritto: Si mescolano 10 mL di una soluzione 1,0×10-2 M di NaOH con 100 mL di una soluzione contenente 252 mg di MnCl2 (MM = 125,85 g×mol -1). Calcola le concentrazioni delle specie presenti in soluzione. (A 25 °C, Kps Mn(OH)2 = 1,7×10-13).   Rispondo così: Unendo una soluzione contenente gli ioni Na+ e OH- liberati dalla dissociazione di NaOH, con una soluzione contenente gli ioni Mn2+ e Cl- liberati dalla dissociazione di MnCl2, potrebbe formarsi un precipitato di Mn(OH)2, dato che il valore della sua Kps è abbastanza piccolo. Per sapere se si forma effettivamente, è necessario determinare il prodotto ionico dei due ioni coinvolti nella sua formazione e verificare se il valore è più grande della Kps. Nel caso si formi il precipitato, la sua quantità sarà limitata dalla quantità dello ione presente in difetto e determinerà la concentrazione residua degli ioni in soluzione. Si ammetterà, in prima approssimazione, che tutta la quantità dello ione presente in difetto dia luogo alla formazione del precipitato, e che ciò che rimane in soluzione grazie all’equilibrio di solubilità sia di fatto trascurabile. Tieni poi presente che è necessario esprimere la concentrazione di MnCl2 in mol/L, che la concentrazione delle specie presenti in soluzione dopo il mescolamento dipende dal volume complessivo della miscela, e che l’espressione della Kps (e quindi anche del prodotto ionico, PI) di Mn(OH)2 è Kps = [Mn2+[ OH-]2. L’equilibrio di solubilità a cui tale Kps si riferisce è, infatti, Mn(OH)2(s) = Mn2+(aq) + 2 OH-(aq) e mette in evidenza che il rapporto molare di reazione tra gli ioni Mn2+ e OH- è 1/2.              Passando ai calcoli si ha:

n Na+(aq) = n OH-(aq) = M×V = 1,0×10-2 mol/L×0,010 L = 1,8×10-4 mol           

n MnCl2 = m/mmolare = 0,252 g/125,85 g/mol = 2,00×10-3 mol

MnCl2(aq) → Mn2+(aq) + 2 Cl-(aq)              

n Cl- = 2 n Mn2+ = 4,00×10-3 mol

Vtotale = 10 mL + 100 mL = 110 mL = 0,11 L

[OH-] = n/V(L) = 1,8×10-4 mol/0,11 L = 1,64×10-3 mol/L

[Mn2+] = 2,00×10-3 mol/0,11 L = 1,82×10-2 mol/L 

PI Mn(OH)2 = [Mn2+[ OH-]2 = 1,82×10-2×(1,64×10-3)2 = 2,69×10-6 > Kps    si forma il precipitato

[Na+] = 1,8×10-4 mol/0,11 L = 1,64×10-3 mol/L       [Cl-] = 4,00×10-3 mol/0,11 L = 3,64×10-2 mol/L      

n OH- che formano precipitato  1,8×10-4 mol     n Mn2+ che formano precipitato 1,8×10-4 mol/2 = 0,90×10-4 mol

n Mn2+ residua  ≈ (2,00×10-3 - 0,90×10-4) mol = 1,9×10-3 mol

[Mn2+]residua = 1,9×10-3 mol/0,11 L = 1,7×10-2 mol/L

[OH-]2residua = Kps/[Mn2+]residua = 1,7×10-13/1,7×10-2 = 1,0×10-11 mol/L

[OH-]residua = 3,2×10-6 mol/L

In conclusione, mescolando 10 mL di una soluzione 1,0×10-2 M di NaOH con 100 mL di una soluzione contenente 252 mg di MnCl2
  • si ha formazione di precipitato di Mn(OH)2,
  • lo ione presente in difetto è lo ione OH-,
  • la [OH-]residua è 3,2×10-6 mol/L ed è quindi legittima l’approssimazione che tutti gli ioni OH- (1,64×10-3 mol/L) diano luogo alla formazione del precipitato,
  • la [Mn2+]residua è 1,7×10-2 mol/L,
  • la concentrazione degli ioni sodio e cloruro, che fungono da ioni spettatori, è [Na+] = 1,64×10-3 mol/L e [Cl-] = 3,64×10-2 mol/L.

Devi completare il CAPTCHA per poter pubblicare il tuo commento