1. REACCIONES DE PRECIPITACIÓN
Producto de
solubilidad, Ks
Precipitación
Equilibrio de
solubilidad
Solubilidad de las
sustancias químicas
Producto iónico, Qs
Relación entre
solubilidad y Ks
Efecto del
ion común
Cálculo de Ks a
partir de la
solubilidad
Cálculo de la
solubilidad, s, a
partir de Ks
2. Solubilidad de las sustancias químicas
Los equilibrios de solubilidad tienen gran importancia en la:
Detección y eliminación
de iones tóxicos
Recuperación de iones
valiosos
Formación de
paisajes kársticos
Conservación de
monumentos
Formación de cálculos
renales
Formación de caries
dentales
3. La solubilidad es la máxima cantidad de una sustancia que
puede disolverse en un determinado volumen (o masa) de
disolvente o disolución a una temperatura concreta. Se
expresa en:
Solubilidad (s)
Concentración
Tipos de
disoluciones según
su concentración
Solubilidad
gramos de soluto · L–1 de disolución
moles de soluto · L–1 de disolución (s molar)
< s Disolución insaturada
= s Disolución saturada
> s Disolución sobresaturada
Aquellas que dan como resultado la formación de un
producto sólido insoluble (precipitado):
Pb(NO3)2(aq) + 2KI(aq) PbI2(s) + 2KNO3 (aq)
Reacciones de precipitación
Conceptos básicos
4. Producto de solubilidad, Ks
Equilibrio de solubilidad: equilibrio heterogéneo que se alcanza entre los estados
sólido y disuelto de un compuesto en una disolución saturada de dicho compuesto.
CaCO3 (s) Ca2+ (aq) + CO3
2– (aq)
El equilibrio de solubilidad queda definido por una constante de equilibrio, Ke,
que para la reacción del carbonato de calcio es:
La concentración del sólido es constante, por lo que se integra en la
Ke:
Producto de solubilidad, Ks
Equilibrio de solubilidad
5. Para una sal genérica AaBb:
AaBb(s) aAb+ (aq) + bBa– (aq)
Ks= [Ab+]a [Ba–]b
El producto de solubilidad, Ks de un compuesto es el producto de las
concentraciones molares de sus iones en la disolución saturada, elevadas a sus
coeficientes estequiométricos de su equilibrio de disolución.
Equilibro de solubilidad Expresión de Ks
6. ¿Cómo determinar si se formará un precipitado?
Comparar Qs con Ks
Se define el producto iónico, Qs, como el producto de las concentraciones de cantidad
de sustancia de los iones de una sal, elevadas a sus correspondientes coeficientes
estequiométricos.
Esta expresión del producto iónico, Qs, es igual a la del producto de solubilidad, Ks, pero
con las concentraciones que hay en un instante concreto, no necesariamente en el
estado equilibrio.
Qs < Ks
La disolución está insaturada. Admite
más sustancia disuelta.
Condición necesaria para que una sal
se disuelva.
No hay
precipitado.
Qs = Ks
La disolución está saturada. Máxima
concentración de los iones en
disolución.
Equilibrio de
solubilidad.
Qs > Ks
La disolución está sobresaturada. El
exceso de sal disuelta formará un
sólido. Condición necesaria para que
una sustancia precipite.
Se forma
precipitado.
Productor iónico, Qs
7. Se prepara una disolución disolviendo 0,02 mol de NaCl y 0,15 mol de
Pb(NO3)2 en 1 litro de agua. Predice si se formará o no un precipitado de
PbCl2.
Comprensión. Debemos determinar si en las condiciones dadas se formará un
precipitado de PbCl2
Dato. Ks (PbCl2) = 1,7·10–5
Resolución.
Escribimos las reacciones de disociación de las sales:
NaCl(s) ↔ Na+ (ac) + Cl-(ac)
Pb(NO3)2(s) ↔ Pb2+ (ac) + 2 NO3
-(ac)
Calculamos las concentraciones del catión Pb2+ y del anión Cl– en la mezcla
formada:
Resolución de problemas de producto iónico Qs
8. El equilibrio de solubilidad del PbCl2 es:
Calculamos el producto iónico, Qs, y lo comparamos con el producto de
solubilidad, Ks:
Comprobación.
Revisamos nuevamente las operaciones para asegurarnos de que el resultado y
las unidades son correctos. De lo contrario, revisamos los cálculos.
La disolución está sobresaturada y se producirá un precipitado de PbCl2.
Resolución de problemas de producto iónico Qs
9. Están relacionadas. Puede obtenerse una a
partir de la otra:
s S (molar) [ ]eq Ks
Solubilidad, s Producto de solubilidad, Ks
Concentración de una disolución saturada
(g·L–1, mol·L–1)
Constante de equilibrio heterogéneo
Adimensional
Está afectada por diversos factores (además de
la temperatura).
Solo varía con la temperatura.
Relación entre solubilidad y producto de
solubilidad, Ks
10. En un electrolito de tipo AB, el equilibrio de solubilidad viene determinado
por:
AB(s) A+(aq) + B−(aq)
En la especie AB, al ser un sólido, su concentración no varía, por lo que la
constante de equilibrio tiene la expresión:
Conc. inic. (mol·L–1): c 0 0
Conc. eq. (mol·L–1): c S S
Relación entre solubilidad y producto de
solubilidad, Ks
11. Tipo A2B:
A2B(s) 2 A+(aq) + B2−(aq)
En la especie A2B, al ser un sólido, su concentración no varía, por lo que la
constante de equilibrio tiene la expresión:
Conc. inic. (mol · L–1): c 0 0
Conc. eq. (mol · L–1): c 2S S
Producto de solubilidad y solubilidad en
otro tipo de electrolitos
12. Tipo AaBb:
AaBb(s) a Ab+(aq) + b Ba−(aq)
Conc. inic. (mol/L) c 0 0
Conc. eq. (mol/L) c aS bS
Producto de solubilidad y solubilidad en
otro tipo de electrolitos
13. En la especie AaBb, al ser un sólido, su
concentración no varía, por lo que la
constante de equilibrio tiene la expresión:
Y la constante de equilibro tiene la expresión:
Ejemplos:
Equilibro de solubilidad Expresión en Ks Relación entre Ks y S
Producto de solubilidad y solubilidad en
otro tipo de electrolitos
14. Cálculo de Ks a partir de la solubilidad
La solubilidad del oxalato de calcio (CaC2O4) a cierta temperatura es
6,1·10–3g · L–1 de solución. ¿Cuál es su Ks a esa temperatura?
Se nos pide que calculemos la Ks.
Datos. MM= 128 g · mol–1
Resolución.
Si no conocemos la solubilidad molar, S, a determinamos dividiendo la solubilidad,
s, entre la masa molar, MM, del compuesto:
15. Cálculo de Ks a partir de la solubilidad
Escribimos el equilibrio de solubilidad y la expresión del producto de
solubilidad:
De acuerdo con la expresión del equilibrio, cada mol de sustancia
producirá 1 mol del catión y 1 mol del anión. Sustituimos en la expresión
del producto de solubilidad y calculamos Ks:
Comprobación. Repasamos nuevamente los cálculos para asegurarnos de
que el resultado y las unidades sean correctos. De los contrario, revisamos
los cálculos.
16. Cálculo de solubilidad molar, S, a partir del valor del Ks
El Ks del CaF2 a 25 ºC es 4 ·10–11. ¿Cual es su solubilidad en g · L–1 de
solución a esa temperatura?
Datos. MM: 78 g ·mol–1
De acuerdo con la expresión del equilibrio, cada mol
de sustancia producirá 1 mol del catión y 2 moles
del anión. Sustituimos en la expresión del producto
de solubilidad:
Resolución. Escribimos el equilibrio de solubilidad y la expresión del producto
de solubilidad:
17. Cálculo de solubilidad molar, S, a partir del valor del
Ks
Calculamos la solubilidad molar, S:
Determinamos la solubilidad multiplicando por la masa molar:
Comprobación.
Repasamos nuevamente los cálculos para asegurarnos de que el resultado y
las unidades sean correctos. De los contrario, revisamos los cálculos.
18. Se denomina efecto del ion común a la disminución de la
solubilidad de un compuesto por la adición de otro con el
que tiene un ion en común.
Precipitación
Supongamos una disolución de un electrolito poco soluble, como el carbonato de plata. El
equilibrio de solubilidad y su producto de solubilidad serán:
Si adicionamos carbonato de sodio a la disolución anterior, esta sal se disociará:
Aumenta la concentración de carbonato (ion común). El equilibrio
de disolución del carbonato de plata se verá desplazado hacia la
izquierda, por el principio de Le Chatelier, se producirá una
mayor cantidad de precipitado y disminuirá la solubilidad del
soluto.
Efecto del ion común
19. Determina la solubilidad molar, S del AgCl en agua pura y en disolución 0,1 M
de KCl.
Comprensión. Debemos determinar la solubilidad en agua i en disolución
de las dos sales dadas.
En agua pura, la solubilidad molar del AgCl es:
Debido al efecto del ion común, la solubilidad disminuye.
Conc. inic. (mol·L–1): S’ 0 0,1
Conc. eq. (mol·L–1): 0 S’ 0,1 + S’
Procede del KCl que
se ha disociado
completamente.
S’ es muy pequeña:
S’+ 0,1 ≈ 0,1
Datos. Ks (AgCl) = 1,8 ·10–10
Resolución. En disolución KCl 0,1 M, este aportará a la disolución un ion común; es
decir, Cl– de forma que la concentración de Cl– se verá incrementada.
Resolución de problemas de ion común
20. En KCl, la solubilidad del AgCl es:
Debido al efecto del ion común, la solubilidad disminuye.