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Soluzione saturata con H2S e precipitazione selettiva di due solfuri

Esercizio riguardante una soluzione saturata con H2S e precipitazione selettiva di due solfuri

Una soluzione 0,010 mol/L in Ni2+ e 0,010 mol/L in Co2+ viene saturata con H2S gassoso.

Determinare quale solfuro precipita per primo e a quale pH.

Stabilire inoltre se è possibile precipitare selettivamente i due solfuri, cioè separare i due ioni in maniera quantitativa con una precipitazione controllata dei loro solfuri.

Kps(NiS) = 1,0 · 10-22 ;

Kps(CoS) = 5,0 · 10-22 ;

Ka (H2S) = Ka1 · Ka2 = 1,1 · 10-20.

La concentrazione di H2S nella soluzione satura è considerata costante ed uguale a 0,10 mol/L.

Svolgimento dell'esercizio

Essendo Kps(NiS) < Kps(CoS) ed essendo uguali le concentrazioni iniziali degli ioni Ni2+ e Co2+, NiS precipita per primo.

Inoltre NiS inizia a precipitare quando la concentrazione dello ione solfuro è:

Kps = [Ni2+] · [S2-] = 0,010 · [S2-] = 1,0 · 10-22

Da cui:

[S2-] = 1,0 · 10-20 mol/L

La concentrazione dello ione S2- dipende da quella di H+ secondo la seguente equazione:

ka acido solfidrico

La concentrazione di H2S è mantenuta costante ed uguale a 0,10 mol/L facendo gorgogliare H2S nella soluzione.

Per avere la precipitazione di NiS, la concentrazione dello ione solfuro S2- deve essere 1,0 · 10-20 mol/L. In queste condizioni la [H+] è:

precipitazione frazionata NiS

Da cui:

pH = 0,48

Quindi NiS inizia a precipitare a pH = 0,48.

Si veda ora se tutto Ni2+ precipita come solfuro prima che inizi la precipitazione di CoS. Quest'ultimo composto inizia a precipitare quando la concentrazione dello ione solfuro è uguale a:

[S2-] = (5,0 · 10-22) / (1,0 · 10-2) = 5,0 · 10-20 mol/L

ma per questa concentrazione dello ione S2- resta ancora in soluzione una concentrazione di ioni Ni2+ pari a:

[Ni2+] = (1,0 · 10-22) / (5,0 · 10-20) = 2,0 · 10-3 mol/L

che è il 20% di quella iniziale.

Quindi non è possibile separare quantitativamente i due ioni per precipitazione selettiva dei loro solfuri.

Link correlati:

Calcolo del pH di una soluzione satura di Co(OH)2

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