Costante di solubilità

In chimica, si definisce costante di solubilità (anche detta costante di solubilità analitica o prodotto di solubilità K_ps) la costante di equilibrio che, a temperatura e pressione costante, indica l'equilibrio fra una sostanza solida poco solubile, che in soluzione acquosa ha dato luogo a cationi ed anioni in quantità sufficiente ad ottenere una soluzione satura, e gli ioni stessi.

Definizione

Dato un sale mono-mono valente estremamente poco solubile AB in acqua, si stabilisce un equilibrio tra lo stesso e i suoi ioni A⁺ e B^-, come esprime la costante di equilibrio analitica:

$AB_{(s)} \leftrightarrows A_{(aq)}^+ + B_{(aq)}^-$

$K = \frac{\left[A^+\right] \left[B^-\right]} {[AB]}$

Data la natura poco solubile del sale, si depositerà un corpo di fondo solido, che all'equilibrio ha concentrazione costante e pertanto si può ridurre l'espressione della costante K in:

$K{[AB]} = {\left[A^+\right] \left[B^-\right]} = K_{ps}$

L'espressione della K_ps comporta che in una soluzione in cui:

• Il prodotto ionico [A⁺] [B^-] è inferiore alla K_ps, non si depositerà corpo di fondo.
• Il prodotto ionico [A⁺] [B^-] è superiore alla K_ps, si depositerà corpo di fondo.
• Il prodotto ionico [A⁺] [B^-] è uguale alla K_ps, la soluzione è all'equilibrio (soluzione satura)

Va notato che talvolta, nelle situazioni reali, le soluzioni possono superare il prodotto di solubilità in condizioni metastabili, si parla in tal caso di soluzioni soprasature.

Nelle espressioni precedenti va ipotizzato che la solubilità intrinseca del sale indissociato sia trascurabile: ciò non è vero per sali poco solubili di metalli di transizione come AgCl, AgBr, AgI, CdCl₂, Hg₂Cl₂, la cui solubilità intrinseca non può essere trascurata.

Nel caso di un elettrolita non mono-mono valente A_mB_n che si dissocia in m cationi A^h+ e n anioni B^k-, deve essere scritta la costante di equilibrio corrispondente tenendo in considerazione i rispettivi coefficienti stechiometrici, la legge di conservazione della massa di Lavoisier ed il principio di elettroneutralità: m h⁺ + n k^- = 0.

Una trattazione termodinamica più rigorosa prevede l'utilizzo delle attività adimensionali delle varie specie solide (che sono per definizione unitarie) ed in soluzione, ed in tal caso la K_ps(T) dipende solo dalla temperatura.

Effetto del pH

L'effetto pH sul prodotto di solubilità è basato sul fatto che sali di acidi deboli in acqua si idrolizzano ai rispettivi acidi. Ne è un esempio AgNO₂. Infatti in H₂O tale sale si dissocia in Ag⁺ e NO₂^-; ma HNO₂ è un acido debole quindi, essendo l'equilibrio spostato verso la coppia acido-base più debole:

NO₂^- + H₂O → HNO₂ + OH^-

La solubilità degli ioni Ag⁺ in questo caso non è uguale a quella degli ioni NO^2- ma a NO^2- + HNO₂. Quindi la solubilità degli ioni Ag⁺ è:

$\sqrt{\frac {Kps \cdot (1+[H_{3}O^{+}])}{Ka}}$

Tabella dei prodotti di solubilità

Tabella dei prodotti di solubilità
Composto	Formula	Temperatura	Kps	Fonte (vedi legenda sotto)
Idrossido di alluminio anidro	Al(OH)3	20 °C	1.9×10–33	L
Idrossido di alluminio anidro	Al(OH)3	25 °C	3×10–34	w1
Idrossido di alluminio tri-idrato	Al(OH)3	20 °C	4×10–13	C
Idrossido di alluminio tri-idrato	Al(OH)3	25 °C	3.7×10–13	C
Fosfato di alluminio	AlPO4	25 °C	9.84×10–21	w1
Bromato di bario	Ba(BrO3)2	25 °C	2.43×10–4	w1
Carbonato di bario	BaCO3	16 °C	7×10–9	C, L
Carbonato di bario	BaCO3	25 °C	8.1×10–9	C, L
Cromato di bario	BaCrO4	28 °C	2.4×10–10	C, L
Fluoruro di bario	BaF2	25.8 °C	1.73×10–6	C, L
Iodato di bario diidrato	Ba(IO3)2	25 °C	6.5×10–10	C, L
Ossalato di bario diidrato	BaC2O4	18 °C	1.2×10–7	C, L
Solfato di bario	BaSO4	18 °C	8.7×10–11	C, L
Solfato di bario	BaSO4	25 °C	1.08×10–10	C, L
Solfato di bario	BaSO4	50 °C	1.98×10–10	C, L
Idrossido di berillio	Be(OH)2	25 °C	6.92×10–22	w1
Carbonato di cadmio	CdCO3	25 °C	1.0×10–12	w1
Idrossido di cadmio	Cd(OH)2	25 °C	7.2×10–15	w1
Ossalato di cadmio triidrato	CdC2O4	18 °C	1.53×10–8	C, L
Fosfato di cadmio	Cd3(PO4)2	25 °C	2.53×10–33	w1
Solfuro di cadmio	CdS	18 °C	3.6×10–29	C, L
Carbonato di calcio (calcite)	CaCO3	15 °C	9.9×10–9	C, L
Carbonato di calcio (calcite)	CaCO3	25 °C	8.7×10–9	C, L
Carbonato di calcio (calcite)	CaCO3	18-25 °C	4.8×10–9	P
Cromato di calcio	CaCrO4	25 °C	7.08×10–4	w2
Fluoruro di calcio	CaF2	18 °C	3.4×10–11	C, L
Fluoruro di calcio	CaF2	25 °C	3.95×10–11	C, L
Idrossido di calcio	Ca(OH)2	18 °C - 25 °C	8×10–6	P
Idrossido di calcio	Ca(OH)2	25 °C	5.02×10–6	w1
Iodato di calcio esaidrato	Ca(IO3)2	18 °C	6.44×10–7	L
Ossalato di calcio monoidrato	CaC2O4	18 °C	1.78×10–9	C, L
Ossalato di calcio monoidrato	CaC2O4	25 °C	2.57×10–9	C, L
Fosfato di calcio tribasico	Ca3(PO4)2	25 °C	2.07×10–33	w1
Solfato di calcio	CaSO4	10 °C	6.1×10–5	C, L
Solfato di calcio	CaSO4	25 °C	4.93×10–5	w1
Tartrato di calcio diidrato	CaC4H4O6	18 °C	7.7×10–7	C, L
Idrossido di cromo II	Cr(OH)2	25 °C	2×10–16	w2
Idrossido di cromo III	Cr(OH)3	25 °C	6.3×10–31	w2
Idrossido di cobalto II	Co(OH)2	25 °C	1.6×10–15	w2
Solfuro di cobalto (forma meno solubile)	CoS	18 °C	3×10–26	C, L
Solfuro di cobalto (forma più solubile)	CoS	18 °C - 25 °C	10–21	P
Carbonato rameico	CuCO3	25 °C	1×10–10	P
Idrossido di rame II	Cu(OH)2	18 °C - 25 °C	6×10–20	P
Idrossido di rame II	Cu(OH)2	25 °C	4.8×10–20	w1
Iodato di rame	Cu(IO3)2	25 °C	1.4×10–7	C, L
Ossalato di rame	CuC2O4	25 °C	2.87×10–8	C, L
Solfuro di rame II (o solfuro rameico)	CuS	18 °C	8.5×10–45	C, L
Bromuro di rame I (o bromuro rameoso)	CuBr	18 °C - 20 °C	4.15×10–8	C
Cloruro di rame I (o cloruro rameoso)	CuCl	18 °C - 20 °C	1.02×10–6	C
Idrossido rameoso (in equilib. con Cu2O + H2O)	Cu(OH)	25 °C	2×10–15	w1
Ioduro rameoso	CuI	18 °C - 20 °C	5.06×10–12	C
Solfuro rameoso	Cu2S	16 °C - 18 °C	2×10–47	C, L
Tiocianato rameoso	CuSCN	18 °C	1.64×10–11	C, L
Idrossido ferrico	Fe(OH)3	18 °C - 25 °C	1.1×10–36	C, L
Carbonato ferroso	FeCO3	18 °C - 25 °C	2×10–11	P
Idrossido ferroso	Fe(OH)2	18 °C	1.64×10–14	C, L
Idrossido ferroso	Fe(OH)2	25 °C	1×10–15; 8.0×10–16	P; w2
Ossalato ferroso	FeC2O4	25 °C	2.1×10–7	C, L
Solfuro ferroso	FeS	18 °C	3.7×10–19	C, L
Bromuro di piombo	PbBr2	25 °C	6.3×10–6; 6.60×10–6	P; w1
Carbonato di piombo	PbCO3	18 °C	3.3×10–14	C, L
Cromato di piombo	PbCrO4	18 °C	1.77×10–14	C, L
Cloruro di piombo	PbCl2	25.2 °C	1.0×10–4	L
Cloruro di piombo	PbCl2	18 °C - 25 °C	1.7×10–5	P
Fluoruro di piombo	PbF2	18 °C	3.2×10–8	C, L
Fluoruro di piombo	PbF2	26.6 °C	3.7×10–8	C, L
Idrossido di piombo	Pb(OH)2	25 °C	1×10–16; 1.43×10–20	P; w1
Iodato di piombo	Pb(IO3)2	18 °C	1.2×10–13	C, L
Iodato di piombo	Pb(IO3)2	25.8 °C	2.6×10–13	C, L
Ioduro di piombo	PbI2	15 °C	7.47×10–9	C
Ioduro di piombo	PbI2	25 °C	1.39×10–8	C
Ossalato di piombo	PbC2O4	18 °C	2.74×10–11	C, L
Solfato di piombo	PbSO4	18 °C	1.06×10–8	C, L
Solfuro di piombo	PbS	18 °C	3.4×10–28	C, L
Carbonato di litio	Li2CO3	25 °C	1.7×10–3	C, L
Fluoruro di litio	LiF	25 °C	1.84×10–3	w1
Fosfato di litio tribasico	Li3PO4	25°	2.37×10–4	w1
Fosfato di magnesio ammonio	MgNH4PO4	25 °C	2.5×10–13	C, L
Carbonato di magnesio	MgCO3	12 °C	2.6×10–5	C, L
Fluoruro di magnesio	MgF2	18 °C	7.1×10–9	C, L
Fluoruro di magnesio	MgF2	25 °C	6.4×10–9	C, L
Idrossido di magnesio	Mg(OH)2	18 °C	1.2×10–11	C, L
Ossalato di magnesio	MgC2O4	18 °C	8.57×10–5	C, L
Carbonato di manganese	MnCO3	18 °C - 25 °C	9×10–11	P
Idrossido di manganese	Mn(OH)2	18 °C	4×10–14	C, L
Solfuro di manganese (rosa)	MnS	18 °C	1.4×10–15	C, L
Solfuro di manganese (verde)	MnS	25 °C	10–22	P
Bromuro di mercurio	HgBr2	25 °C	8×10–20	L
Cloruro di mercurio	HgCl2	25 °C	2.6×10–15	L
Idrossido di mercurio (In equilibrio con HgO + H2O)	Hg(OH)2	25 °C	3.6×10–26	w1
Ioduro di mercurio	HgI2	25 °C	3.2×10–29	L
Solfuro di mercurio	HgS	18 °C	4×10–53 to 2×10–49	C, L
Bromuro mercuroso	HgBr	25 °C	1.3×10–21	C, L
Cloruro mercuroso	Hg2Cl2	25 °C	2×10–18	C, L
Ioduro di mercurio	HgI	25 °C	1.2×10–28	C, L
Solfato mercuroso	Hg2SO4	25 °C	6×10–7; 6.5×10–7	P; w1
Idrossido di nickel	Ni(OH)2	25 °C	5.48×10–16	w1
Solfuro di nickel	NiS	18 °C	1.4×10–24	C, L
Solfuro di nickel (Forma meno solubile)	NiS	18 °C - 25 °C	10–27	P
Solfuro di nickel (Forma più solubile)	NiS	18 °C - 25 °C	10–21	P
Potassio acido tartrato	KHC4H4O6	18 °C	3.8×10–4	C, L
Perclorato di potassio	KClO4	25 °C	1.05×10–2	w1
Periodato di potassio	KIO4	25°	3.71×10–4	w1
Acetato di argento	AgC2H3O2	16 °C	1.82×10–3	L
Bromato di argento	AgBrO3	20 °C	3.97×10–5	C, L
Bromato di argento	AgBrO3	25 °C	5.77×10–5	C, L
Bromuro di argento	AgBr	18 °C	4.1×10–13	C, L
Bromuro di argento	AgBr	25 °C	7.7×10–13	C, L
Carbonato di argento	Ag2CO3	25 °C	6.15×10–12	C, L
Cloruro di argento	AgCl	4.7 °C	2.1×10–11	C, L
Cloruro di argento	AgCl	9.7 °C	9.7×10–11	L
Cloruro di argento	AgCl	25 °C	1.77×10–10	C, L
Cloruro di argento	AgCl	50 °C	13.2×10–10	C, L
Cloruro di argento	AgCl	100 °C	21.5×10–10	C, L
Cromato di argento	Ag2CrO4	14.8 °C	1.2×10–12	C, L
Cromato di argento	Ag2CrO4	25 °C	9×10–12	C, L
Cianuro di argento	Ag2(CN)2	20 °C	2.2×10–12	C, L
Bicromato di argento	Ag2Cr2O7	25 °C	2×10–7	L
Idrossido di argento	AgOH	20 °C	1.52×10–8	C, L
Iodato di argento	AgIO3	9.4 °C	9.2×10–9	C, L
Ioduro di argento	AgI	13 °C	3.2×10–17	C, L
Ioduro di argento	AgI	25 °C	1.5×10–16	C, L
Nitrato di argento	AgNO3	25 °C	5.86×10–4	L
Ossalato di argento	Ag2C2O4	25 °C	1.3×10–11	L
Solfato di argento	Ag2SO4	18 °C - 25 °C	1.2×10–5	P
Solfuro di argento	Ag2S	18 °C	1.6×10–49	C, L
Tiocianato di argento	AgSCN	18 °C	4.9×10–13	C, L
Tiocianato di argento	AgSCN	25 °C	1.16×10–12	C, L
Carbonato di stronzio	SrCO3	25 °C	1.6×10–9	C, L
Cromato di stronzio	SrCrO4	18 °C - 25 °C	3.6×10–5	P
Fluoruro di stronzio	SrF2	18 °C	2.8×10–9	C, L
Ossalato di stronzio	SrC2O4	18 °C	5.61×10–8	C, L
Solfato di stronzio	SrSO4	2.9 °C	2.77×10–7	C, L
Solfato di stronzio	SrSO4	17.4 °C	2.81×10–7	C, L
Bromuro di tallio	TlBr	25 °C	4×10–6	L
Cloruro di tallio	TlCl	25 °C	2.65×10–4	L
Solfato di tallio	Tl2SO4	25 °C	3.6×10–4	L
Tiocianato di tallio	TlSCN	25 °C;	2.25×10–4	L
Idrossido stannoso	Sn(OH)2	18 °C - 25 °C	1×10–26	P
Idrossido stannoso	Sn(OH)2	25 °C	5.45×10–27; 1.4×10–28	w1; w2
Solfuro di stagno (II)	SnS	25 °C	10–28	P
Idrossido di zinco	Zn(OH)2	18 °C - 20 °C	1.8×10–14	C, L
Ossalato di zinco bi-idrato	ZnC2O4	18 °C	1.35×10–9	C, L
Solfuro di zinco	ZnS	18 °C	1.2×10–23	C, L
Legenda delle fonti: L=Lange's 10th ed.; C=CRC 44th ed.; P=General Chemistry di Pauling, 1970 ed.; w1=Fonte web 1; w2=Fonte web 2

Voci correlate

• Solubilità
• Precipitazione
• Costante di equilibrio
• Prodotto ionico
• Effetto ione comune
• Effetto sale

Portale Chimica: Il portale della scienza della composizione, delle proprietà e delle trasformazioni della materia