NH3(g) + H2O(g) → NH4+(aq) + OH-(aq)
che interferiscono con l’equilibrio di solubilità dell’idrossido di ferro(II)Fe(OH)2(s) = Fe2+(aq) + 2 OH-(aq)
spostandolo verso sinistra, cioè diminuendone la solubilità. Conoscendo la pressione osmotica della soluzione di ammoniaca e la sua percentuale di ionizzazione è possibile ricavare la concentrazione degli ioni OH-. Infatti, la pressione osmotica è una proprietà colligativa il cui valore dipende dal numero di particelle presenti nel sistema secondo la relazioneπ = nRT×i/V
in cui n rappresenta la quantità in moli di elettrolita disciolta in soluzione mentre il coefficiente i corrisponde al numero di moli di ioni generati da una singola mole di elettrolita. Nel caso di un elettrolita debole, il numero effettivo di particelle (molecole + ioni) presenti in soluzione dipende dal grado di ionizzazione dell’elettrolita e si calcola a partire dalla seguente espressione del coefficiente i, che è noto come coefficiente di Van’t Hoff:i = 1 + α(ν – 1)
dove α è il grado di ionizzazione dell’elettrolita e ν è il numero di ioni derivanti da una singola molecola che, nel caso dell’ammoniaca NH3, è 2 (NH4+ e OH-). L’espressione del coefficiente pertanto diventa:i = 1 + α
Una volta noto il valore della concentrazione molare degli ioni OH-, si procede al calcolo della concentrazione molare degli ioni ferro a partire dalla relazione che definisce il Kps dell' idrossido di ferro(II); data la sua modestissima solubilità, è legittimo trascurare il contributo di ioni OH- provenienti dalla sua dissoluzione. I calcoli più in dettaglio sono questi:π = nRT×(1 + α)/V
α = 5,9/100 = 5,9×10-2 n/V = M NH3
M NH3 = π / RT×(1 + α) = 0,137 atm/0,0821 (L×atm/K×mol)×298 K×(1 + 5,9×10-2) = 5,29×10-3 mol/L
[OH-] = M NH3 × α = 5,29×10-3×5,9×10-2 = 3,12×10-4 mol/L
Kps Fe(OH)2 = [Fe2+]×[OH-]2 = 1,6×10-14 (mol/L)3
[Fe2+] = Kps/[OH-]2 = 1,6×10-14 (mol/L)3/(3,12×10-4)2 (mol/L)2 = 1,6×10-7 mol/L
In conclusione, la concentrazione di Fe++ in una soluzione acquosa di NH3 dissociata al 5,9 % e avente pressione osmotica di 0,137 atm è pari a 1,6×10-7 mol/L.