Equilibrio de solubilidad

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Equilibrios de Solubilidad
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Ejemplo: reacciones de precipitación
¿Condiciones en las que una reacción química alcanza el equilibrio?
Es la cantidad de un compuesto que está disuelto en una solución saturada.
Comúnmente se expresa en g/100 mL a una T específica.
Equilibrio químico
Heterogéneo: Reactivos y productos en diferentes estados de agregación
Homogéneo: Reactivos y productos en el mismo estado de agregación
2 N2O5(g) 4 NO2(g) + O2(g) 
1
Reacciones de precipitación
Aquellas que dan como resultado la formación de un producto sólido insoluble
Por ejemplo:
Nitrato de plomo Pb(NO3)2 y yoduro de potasio (KI)
Pb(NO3)2 (ac) + 2KI(ac) → PbI2(s) + 2KNO3(ac)
Ocurre cuando ciertos pares de iones con cargas opuestas se atraen y forman un sólido iónico insoluble.
Reglas de solubilidad de compuestos iónicos
Ayudan a predecir si ciertas combinaciones de iones forman compuestos insolubles.
Solubilidad: Cantidad de sustancia que puede disolverse en una cantidad dada de disolvente a la temperatura dada.
Sustancia insoluble: Solubilidad menor que 0.01mol/L
Predicción de formación de precipitados
Mezcla de disoluciones acuosas de dos electrolitos fuertes:
Identificar los iones presentes
Considerar las posibles combinaciones entre cationes y aniones
Usar la tabla de reglas de solubilidad para determinar si alguna de las combinaciones es insoluble
EJEMPLO:
Mezcla de Mg(NO3)2(ac) con NaOH(ac)
Posibles combinaciones: Mg2+ con OH- y NO3- con Na+ 
Según la tabla: Los hidróxidos (OH-) son insolubles; el Mg2+ no es excepción, por lo tanto Mg(OH)2 formará un precipitado. NaNO3 es soluble.
Ecuación balanceada:
Mg(NO3)2(ac) + 2NaOH(ac) → Mg(OH)2(s) + 2NaNO3(ac)
	CATIONES	ANIONES
	Mg2+	NO3-
	Na+	OH-
	PRODUCTO
	NaNO3
	Mg(OH)2
Soluble
	DICTAMEN
	
	
Insoluble
Disolución saturada de una sal
Si una disolución CONTIENE SÓLIDO NO DISUELTO EN EXCESO está saturada del sólido. 
La disolución contiene todo el sólido que puede ser disuelto en esas condiciones.
Se establece un equilibrio entre el soluto sólido puro (la sal) y la disolución saturada (los iones de la sal) llamado EQUILIBRIO DE SOLUBILIDAD. La constante de equilibrio representa el proceso de disolución de electrolitos fuertes poco solubles. 
Ocurre si Q > Kps
A supersaturated solution will precipitate if a seed crystal is added.
PRECIPITACIÓN
Sólido no disuelto 
0
0
+S
+2S
S
2S
Es una medida de la cantidad de sólido que se puede disolver para formar una solución saturada. Depende de la temperatura.
Constante del producto de solubilidad (Kps o Ksp)
 
S
Cálculo de la solubilidad molar a partir del valor de Kps
 
Equilibrio heterogéneo entre un sólido iónico y sus iones disueltos en una fase acuosa
EQUILIBRIO DE SOLUBILIDAD
 
Es la solubilidad de un compuesto en mol/L. Expresa la cantidad de un sólido disuelto en una solución saturada. Depende del pH y de la presencia de otros iones en la solución.
Solubilidad molar (S)
Solubilidad relativa de compuestos usando el valor de Kps
 
Entre sustancias con la MISMA ESTEQUIOMETRÍA DE DISOCIACIÓN
Aquella con el valor de Kps más grande será la más soluble
 En este ejemplo el es más soluble que el 
0.00143 > 0.0000117
***
6
Producto de solubilidad (Kps)
Es la constante de equilibrio de la reacción de disolución de un sólido salino poco soluble
Ejemplo
A partir del Kps se puede calcular la solubilidad del electrolito en la solución y viceversa 
**Para una relación de iones 1:1
Calculo del Kps y de la solubilidad de un compuestos 
Calculo de Kps
Ejemplo:
La solubilidad del sulfato de bario(PM 233 g/mol) a 25°C es de 0.000233 g por 100 mL de solución. 
Calcule el valor de Kps.
g/mL
mol/L
I
C
E
Calculo de Kps
Ejemplo:
La solubilidad del sulfato de bario(PM 233 g/mol) a 25°C es de 0.000233 g por 100 mL de solución. 
Calcule el valor de Kps.
La solubilidad es 0.000233 g/100 ml = 2.33 x 10-6 g/ml = 2.33 x 10-3 g/L 
La solubilidad molar (cantidad de sustancia disuelta, ó que se disuelve, expresada en moles) es
La reacción es: BaSO4(s) Ba2+ (ac) + SO42- (ac) se produce 1 ión Ba2+ y 1 ión SO42- 
 **ver nota
NOTA: la solubilidad, s, representa la cantidad del sólido que pasa a la solución y se ioniza. Para encontrar la concentración de cada ion hay que CONSIDERAR LA ESTEQUIOMETRÍA DE LA REACCIÓN.
Calculo de Kps
Ejemplo:
La solubilidad del cromato de plata (PM 322 g/mol) a 25°C es de 0.0279 g/litro. Calcule Kps despreciando la hidrólisis del ion cromato.
La solubilidad molar (s)del Ag2CrO4 es (0.0279 
Cada molécula de Ag2CrO4 produce 2 iones Ag+ y 1 ión CrO42- 
					Ag2CrO4 (s) 2 Ag+ (ac) + CrO4 2- (ac)
				C) - s				 + 2 s + s
				E) (no se considera) 2s s	
		 M
 M
Cálculo de la solubilidad 
El valor del Kps para AgI(s) es 8.3 x10-17 a 25°C. Calcular la solubilidad del AgI en agua. 
	Inicio 	0	0
	Cambio 	+ S	+ S
	Equilibrio 	S	S
S= solubilidad
La solubilidad del AgI es 2.14 x10-6 g /L.
 = S2
M= 234.77 g/mol
 M
Cálculo de la solubilidad 
Calcule la solubilidad molar a 25°C si el Kps del Ca3(PO4)2 es 1.2x10-26 a 25°C, 
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Cálculo de masa a partir de Kps
¿Qué masa (en gramos) de Ba(IO3)2 (487 g/mol) se puede disolver en 500 ml de agua a 25°C? 
Ba(IO3)2(s) 		 Ba22+ + 2 lO3-
*valor de tablas
 
 M
E) s	 2 s
0.5 L (
La solubilidad molar indica la cantidad de yodato de bario, en moles, que se disuelve por litro 
En 500 mL:
La solubilidad del AgCl a 25 °C es 0.00019 g por 100 mL. Calcule el kps.
 1er Paso: Escribir la ecuación iónica para el equilibrio
 AgCl  Ag+ + Cl1-
 2° Paso: Escribir la expresión de equilibrio
 Kps = [Ag+][Cl1-]
 3er Paso: Calcular la concentración molar de los iones.
4° Paso: Cálculo del kps: substituyendo las concentraciones
kps = [Ag+][Cl1-]= (1.33 x 10-5)(1.33 x 10-5) 
kps = 1.8 x 10-10
[AgCl] = 1.33 x 10-5 M Por lo que [Ag+] = 1.33 x 10-5M y [Cl1-] = 1.33 x 10-5 M 
Cálculo de kps a partir de solubilidad
Cálculo de solubilidades a partir de kps
El Kps del Ag2CrO4 es 1.3 x 10-12. Calcula la solubilidad molar, la concentración molar de sus iones y su solubilidad en g/100mL.
1er Paso: Escribir la ecuación iónica para el equilibrio.
 Ag2CrO4 ↔ 2Ag+ + CrO42-
 s 2s s
2° Paso: Escribir la expresión de Kps
 Kps = [Ag+]2 [CrO42-] = 1.3 x 10 -12
3er Paso: Deducir la concentración de cada especie de iones en función de la solubilidad molar
	 para: [Ag+] = 2s y [CrO42-] = s 
Respuesta continuación
4° Paso: Calcular el valor de “s” con el Kps.
Kps =[Ag+]2[CrO42-]=(2s)2(s) = 4s3 = 1.3 x 10-12
5° Paso: Calcular solubilidad de Ag2CrO4 en g/100mL
como: [Ag+] = 2s  [Ag+] = 2(6.9 x 10-5) = 1.4 x 10-4
y [CrO42-] = s  [CrO42-] = 6.9 x 10-5
Ag2CrO4 = 2.29 x 10-3 g/100mL
Volumetría de precipitación
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VOLUMETRÍA DE PRECIPITACIÓN (Valoraciones argentométricas)
Se basa en reacciones que producen compuestos iónicos de solubilidad limitada, un equilibrio de solubilidad. 
El reactivo precipitante más comúnmente usado para la determinación aniones de halógenos (cloruros y bromuros), es el nitrato de plata.
Para la detección del punto final se pueden utilizar indicadores como el K2CrO4 o se puede obtener por una titulación potenciométrica.
Titulación con indicadores (Método de Mohr)
Es el más utilizado para cuantificar cloruros y bromuros en diferentes tipos de muestras
Se fundamenta en 2 reacciones de precipitación
	1) 
 2) 
Se requiere un pH entre 7 y 10 para evitar errores
Los cálculos que se realizan son exactamente iguales a los que se realizan en la titulación ácido-base
En este caso, si se trabaja con normalidad, el peso equivalente se calcula igual, pero los equivalentesse definen como la cantidad de cargas positivas que se producen al disociarse la sal en agua
Por ejemplo: 
	Reacción	Cargas positivas	Equivalentes	PM 
(g/mol)	Peso equivalente (g/eq)
		1x1	1	58.44	58.44
		2x1	2	208.24	104.12
		2x3	6	342.15	57.03
Solución AgNO3
Argentum = Plata
Titulación potenciométricas
Se utiliza un potenciómetro para seguir la titulación, pero no este caso se mide el potencial (E) en mV o en V
En este caso se gráfica el potencial (E) en función del volumen de titulante adicionado (mL AgNO3)
Las gráficas de la primera y segunda derivada se realizan igual que en la potenciometría ácido base, en este caso se grafican (ΔE/ΔV) en función de V, y Δ(ΔE/ΔV) en función de V
El punto de equivalencia se detecta como se explicó en la potenciometría ácido base
Ejemplo 1: titulación con indicador
5.0 g de una muestra que contiene NaCl se disolvió en 200 mL, se agito para disolver el cloruro de sodio y posteriormente se filtró para eliminar los sólidos. Del filtrado se tomaron 15 mL y se titularon usando el método de Mohr con una solución de AgNO3 0.05 N, de la cual se gastaron 10.9 mL para obtener el punto final de la titulación. Calcule el % de NaCl en la muestra. 
200 mL
5.0 g muestra
Agua
Filtrado
15 mL 
Filtrado
Solución AgNO3
15 mL 
Filtrado
Muestra
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Ejemplo 2: titulación potenciométrica
La Farmacopea de Estados Unidos (USP), establece que el contenido de iones cloruro (Cl-) en agua estéril para uso inyectable, debe ser menor a 0.5 mg/L. Se sospecha que un lote de agua inyectable se encuentra fuera de especificación. Para comprobarlo, se realizó un muestreo y las muestras representativas se analizaron por potenciometría para determinar el contenido de cloruros- En el análisis se utilizaron 25.0 mL de muestra de agua y se utilizó como agente titulante una solución de AgNO3 0.001 M. Utiliza la gráfica que se muestra para determinar el contenido de cloruros en la muestra de agua. Expresa el resultado en mg/L de iones cloruro e indica si el lote se encuentra fuera de especificación. 
24.4 mL
mL AgNO3 0.001 M
Potencial (mV)
M
x
L
mL
gAgCl
molAgCl
mL
gAgCl
soln
L
AgCl
mol
5
10
33
.
1
1
1000
*
143
1
*
100
00019
.
0
-
=
=
5
3
12
3
10
9
.
6
4
10
3
.
1
4
-
-
=
=
=
x
x
Kps
s
g
x
mL
mL
g
x
CrO
molAg
CrO
gAg
mL
CrO
molAg
x
3
5
4
2
4
2
4
2
5
10
29
.
2
100
*
10
29
.
2
1
332
*
1000
10
9
.
6
-
-
-
=
=
50
40
30
20
10
0
V1mL
Sol. A