14-1

INTRODUCCION AL

EQUILIBRIO

PRECIPITACIÓN - SOLUBILIZACIÓN

INTRODUCCION AL

EQUILIBRIOEQUILIBRIO

PRECIPITACIÓN PRECIPITACIÓN -- SOLUBILIZACIÓNSOLUBILIZACIÓN

Lo básico que debes saber de Química General

1414--22

LA SOLUBILIDAD DE ELECTROLITOS FUERTES POCO SOLUBLESLA SOLUBILIDAD DE ELECTROLITOS FUERTES POCO SOLUBLES

Compuesto Solubilidad Electrolito

NaCl

BaSO4

HgCl2

Ácido benzoico

Ácido acético

Azúcar

Soluble

Soluble

Soluble

Soluble

Poco soluble

Poco soluble

Fuerte

Fuerte

Débil

Débil

Débil

No electrolito

1414--33

LA CONSTANTE DEL PRODUCTO DE SOLUBILIDAD

LA CONSTANTE DEL PRODUCTO DE SOLUBILIDAD

Kps = [ An+ ]m

[ Bn+ ]m

AmBm(s) m An+(ac) + n Bm-(ac)Disolución

Precipitación

Solubilidad: Cantidad MÁXIMA de soluto que se disuelve en un volumen dado de solución.Expresada en (g/L) o en (moles/L).

Solución saturada: Aquella que satisface la solubilidad del soluto.

1414--44

TIPOS DE PROBLEMATIPOS DE PROBLEMA

a) Dado el Kps, encontrar la solubilidad.

El Kps del cloruro de plata es 1,7 x 10-10. ¿Cuántos g de sal se disuelven en 1 L de solución?

1. Equilibrio: AgCl(s) = Ag++ Cl-

2. Kps = [Ag+] [Cl-]

3. Estequiometría: 1 mol de sal disuelta produce un mol de iones [Ag+] y un mol de iones [Cl-].

4. Tabla de reacción: AgCl(s) = Ag+ + Cl-

inicial: 0 0reacciona: - s s s equilibrio: s s

1414--55

TIPOS DE PROBLEMATIPOS DE PROBLEMA

5. Reemplazar: Kps = [Ag+] [Cl-] = s · s = s2

s2 = 1,7 x 10-10

s = 1,3 x 10-5

Se disuelve 1,3 x 10-5 moles de AgCl en 1 L de solución.

O sea:

1,3 x 10-5(mol) · 143,35 (g/mol)

= 1,86 x 10-3(g/L)

1414--66

TIPOS DE PROBLEMATIPOS DE PROBLEMA

b) Dada la solubilidad de una sal, encontrar el Kps.

Al evaporar 100 mL de una solución saturada de

fluoruro de calcio, queda 1,68 mg de residuo de la

sal sólida. ¿Cuál es el Kps de la sal?

Relaciones entre solubilidad y Kps.Relaciones entre solubilidad y Kps.

1) Sal MX

MX (s) = [M+] [X-] Kps = s · s = s2

2) Sal MX2

MX (s) = [M+] + 2 [X-] Kps = s · (2s)2 = 4 s3

3) Sal MX3

MX (s) = [M+] + 3 [X-] Kps = s · (3s)3 = 27 s4

4) Sal M2X3

M2X3 (s) = 2[M+] + 3 [X-] Kps = (2s)2·(3s)3 = 108 s5

1414--88

EFECTO DE UN IÓN COMÚNEFECTO DE UN IÓN COMÚN

¿ Qué efecto tendría la presencia de una cantidad de sal

soluble que contenga cromato, sobre la solubilidad del

cromato de plomo?

PbCrO4(s) = Pb2+ + CrO42-

1414--99

EFECTO DE UN IÓN COMÚNEFECTO DE UN IÓN COMÚN

El cambio externo es aumentar la [CrO42-]; el principio

de LE CHATELIER predice que el sistema desplaza su

equilibrio, oponiéndose al cambio externo.

En el problema de la transparencia 14-4, se calculó la

solubilidad del clorato de plata en agua. Calcula la

solubilidad de esta sal en una solución 0,1 M de cloruro

de sodio. Compara ambas solubilidades.

R: 1,7 x 10-9 (moles/L)R: 1,7 x 10-9 (moles/L)

1414--1010

PbCrO4(s) Pb2+(ac) CrO42-(ac ; agr)+PbCrO4(s) Pb2+(ac) CrO4

2-(ac)+

EFECTO DE UN IÓN COMÚNEFECTO DE UN IÓN COMÚN

1414--1111

REVERSIBILIDAD DEL EQUILIBRIO. PRECIPITACIÓN

REVERSIBILIDAD DEL EQUILIBRIO. PRECIPITACIÓN

Para preparar una solución de una sal poco soluble

como Ag2CrO4(s) (Kps = 1,3x 10-12), se puede:

a) Agitar Ag2CrO4(s) en agua.

b) Hacer reaccionar una sal que contenga iones Ag+,

con otra solución que contenga iones CrO42-:

Ag2CrO4(s) = 2 Ag+ + CrO42-

1414--1212

REVERSIBILIDAD DEL EQUILIBRIO.

PRECIPITACIÓN

REVERSIBILIDAD DEL EQUILIBRIO.

PRECIPITACIÓN

Se mezcla 5 mL de solución 0,003 M de AgNO3(ac) con

10 mL de solución 0,0006 M de K2CrO4(ac). ¿Precipita

Ag2CrO4(s) de esta solución?

1414--1313

PRECIPITACIÓN SELECTIVAPRECIPITACIÓN SELECTIVA

Existe la posibilidad de formar más de una sal poco soluble. Por ejemplo:

Una solución contiene cloruro de sodio y cromato de sodio, ambas en concentración 0,005 M. Se agrega AgNO3 gota a gota. ¿Qué sal precipita primero?

¡¡¡ Precipita aquella cuyo Kps se satisface primero !!!

1414--1414

PRECIPITACIÓN SELECTIVAPRECIPITACIÓN SELECTIVA

¿A qué concentración de plata precipita AgCl en la

solución dada?

KpsAgCl = [Ag+][Cl-]

Luego: [Ag+] = Kps[Cl-]

1,7 x 10-10

0,005= = 3,4 x 10-8 M

Cuando: [Ag+] = 3,4x 10-8 M, precipita AgCl(s)

1414--1515

PRECIPITACIÓN SELECTIVAPRECIPITACIÓN SELECTIVA

En la misma forma,

KpsAg2CrO4= [ Ag+ ]

2 [ CrO4

2- ], y [ Ag+ ] =Kps

[ CrO42- ]

1,3x 10-12

0,005=

= 1,61 x 10-5 M

Si se agrega AgNO3 gota a gota, se satisface primero

KpsAgCl. ¿Cuál debe ser la [Cl-] cuando comienza a

precipitar Ag2CrO4?

R: 1,06 x 10-5 MR: 1,06 x 10-5 M

1414--1616

INTERCONVERSIÓN DE PRECIPITADOSINTERCONVERSIÓN DE PRECIPITADOS

Se agita exceso de hidróxido de calcio (Kps = 3,2 x 10-6),

en agua, y a la solución sobrenadante se agrega

fluoruro de potasio. ¿Precipita fluoruro de calcio (Kps =

4 x 10-11)?

Cuando se agita Ca(OH)2(s) en agua:

Ca(OH)2(s) = Ca2+ + 2 OH- Kps = [ Ca2+ ] [ OH- ]2

s = 9,3 x 10-3 ; [ Ca2+ ] = 9,3 x 10-3M y

[ OH- ] = 2 x 9,3 x 10-3 M

[ OH- ] = 0,0186 M

1414--1717

INTERCONVERSIÓN DE PRECIPITADOSINTERCONVERSIÓN DE PRECIPITADOS

[ F- ] =4 x 10-11

0,0186= 1,29 x 10-3M

Cuando [ F- ] llega a 1,29 x 10-3M, comienza a precipitar CaF2(s)

Al agregar [ F- ] ; Se establece el equilibrio:

[ Ca2+ ] [ F- ]2 = 4 x 10-11M

Ca2+ + 2 F- = CaF2(s)

1414--1818

INTERCONVERSIÓN DE PRECIPITADOSINTERCONVERSIÓN DE PRECIPITADOS

1. La solución de hidróxido de calcio permite una

concentración máxima de iones Ca2+ bastante alta.

[ Ca2+ ] = 10-2

2. La solubilidad del fluoruro de calcio es baja, y esta

sal precipita al agregar suficientes iones fluoruro.

3. La precipitación en el punto 2 provoca una

disminución de la [ Ca2+ ] en la solución.

1414--1919

INTERCONVERSIÓN DE PRECIPITADOSINTERCONVERSIÓN DE PRECIPITADOS

4. Cuando todo el fluoruro agregado ha precipitado,

el hidróxido de calcio comienza a disolverse para

satisfacer su Kps.

5. Finalmente, si hay suficientes iones fluoruro, todo

el hidróxido de calcio se disuelve. (Y todo el calcio

aparece como CaF2(s)).

1414--2020

INTERCONVERSIÓN DE PRECIPITADOSINTERCONVERSIÓN DE PRECIPITADOS

Ca(OH)2(s) Ca2+ + 2 OH-

Ca2+

Ca2+

OH- OH-

OH-OH-

CaF2(s) Ca2+ + 2 F-

OH-

OH-

OH-

OH-(K+)

(K+)

(K+)

(K+)

Ca(OH)2(s) Ca2+ + 2 OH-

Ca2+Ca2+

OH-

OH- OH-

OH-

SISTEMA FUERA DE EQUILIBRIO

Ca2+ OH-

OH-

Ca2+ + 2 F- CaF2(s)

Ca2+ OH-

OH-

F- (K+)

CaF2(s)

1 2 3

4 5Ca(OH)2(s)

1414--2121

INTERCONVERSIÓN DE PRECIPITADOSINTERCONVERSIÓN DE PRECIPITADOS

El equilibrio de solubilidad del hidróxido de calcio

Ca(OH)2(s) Ca2+ + 2 OH-

Se desplaza hacia la derecha al disminuir [ Ca2+ ]e

Ca(OH)2(s) Ca2+ + 2 OH-

F-

CaF2(s)

1414--2222

INTERCONVERSIÓN DE PRECIPITADOSINTERCONVERSIÓN DE PRECIPITADOS

37,05 g de hidróxido de calcio se agitan con 58,1 g de

fluoruro de potasio en 1 L de agua. ¿Cuánto fluoruro

de calcio precipita? ¿Cuál es la concentración de

hidróxido de potasio que queda en la solución?

R: 39,04 g , 1 MR: 39,04 g , 1 M

1414--2323

DISOLUCIÓN DE PRECIPITADOS CONDISOLUCIÓN DE PRECIPITADOS CON

CaF2(s) Ca2+ + 2 F- Kps2 F- + 2 H+ 2 HF 1/Ka

2

CaF2(s) + 2 H+ Ca2+ + 2 HF K = Kps / Ka2

CaF2(s) Ca2+ + 2 F- Kps2 F- + 2 H+ 2 HF 1/Ka

2

CaF2(s) + 2 H+ Ca2+ + 2 HF K = Kps / Ka2

USO DEL EQUILIBRIO ÁCIDO BASEUSO DEL EQUILIBRIO ÁCIDO BASE

K = Kps / Kw2K = Kps / Kw2

Ca(OH)2(s) Ca2+ + 2 OH- Kps

2 H+ + 2 OH- 2 H2O 1/Kw2

Ca(OH)2(s) + 2 H+ Ca2+ + 2 H2O

1414--2424

Precipitados se solubilizan formando complejos.

Ejemplo: Disolución del cloruro de plata

AgCl(s) + 2 NH3(ac) = Ag(NH3)2+ Cl-

Ion (o átomo) centralLigandoNº de coordinaciónCarga del ion complejoContraión

DISOLUCIÓN DE PRECIPITADOS CONDISOLUCIÓN DE PRECIPITADOS CON

USO DEL EQUILIBRIO DE COMPLEJOSUSO DEL EQUILIBRIO DE COMPLEJOS

K = Kps x KfK = Kps x Kf

Importante !!

1414--2525

CONSTANTES DE FORMACIÓN DE IONES COMPLEJOS

CONSTANTES DE FORMACIÓN DE IONES COMPLEJOS

[Ag(NH3)2]+ [Ni(CN)4]

2- [AgCl2]-

[Cu(NH3)4]2+

[Zn(NH3)4]2+

[Fe(CN)6]3-

[Fe(CN)6]4-

[Ag(CN)2]-

[AlF6]3-

[SnF6]2-

[CuCl4]2-

[PbCl4]2-

[CuCl2]-

[Al(OH)4]-

[Zn(OH)4]2-

1 x 108

1 x 1012

5 x 108

1 x 1031

1 x 1024

1 x 1030

1 x 1021

7 x 1019

1 x 1025

4 x 105

3 x 105

4 x 102

5 x 104

2 x 1028

5 x 1014

1414--2626

APLICACIONES DEL EQUILIBRIO DE COMPLEJOS

APLICACIONES DEL EQUILIBRIO DE COMPLEJOS

a) Disolución de sales poco solubles

Ag+ + Cl-AgCl(s)

[Ag(NH3)2]+

NH3

R: 0,13 M R: 0,13 M

¿Cuál es la solubilidad del cloruro de plata en amoniaco

1 M?

1414--2727

3 H2O(l) Al(H2O)63+(ac) Al(H2O)3(OH)3(s) Al(H2O)2(OH)4

-(ac) H2O(l)+ +3 H3O3+ OH-

3 H3O3+ OH-

COMPORTAMIENTO ANFOTÉRICO DEL HIDRÓXIDO DE ALUMINIO

1414--2828

Cationes solubles

Cationes solubles

Cationes solubles

Cationes solubles

Cationes solubles

Ag+

,Hg22+

Pb2+

Cu2+,Cd2+H2AsO3

-

Sb3+,Bi3+

Sn2+,Sn4+

Hg2+,Pb2+

Zn2+,Mn2+

Ni2+,Fe2+

Co3+,Al3+

Cr3+,Fe 3+

Mg2+,Ca2+Ba2+

Na+,K+NH4

+

Iones de grupos 2, 3,4 ,5

Iones de grupos 3, 4, 5

Iones de grupos

4, 5

Iones del grupo

5

1

2

3

4

5

AA EEBB CC DD

A EB C D

Iones del grupo 1AgCl,

Hg2Cl2,PbCl2,

Iones del grupo 2

CuS, CdS,HgS, As2S2,Sb2S3, Bi2S3,SnS, SnS2,

PbS

Iones del grupo 3

ZnS, MnS,

NiS, FeS,

CoS

Al(OH)3,

Cr(OH) 3

Iones del grupo 4

Mg3(PO4)2

Ca3(PO4)2

Ba3(PO4)2

Adición HCl 6M

Acidifica pH 0,5 ; adición

H2S

Buffer (pH 8)

NH3/NH4

Adición (NH4)2HPO4

Cen

trífu

ga

Cen

trífu

ga

Cen

trífu

ga

Cen

trífu

ga

ANÁLISIS CUALITATIVOANÁLISIS CUALITATIVO

1414--2929

Ag+

Cu2+

Fe3+

Al3+

Ag(NH3)2+

Cu(NH3)42+

Al(OH)3Al(OH)3

Fe(OH)3Fe(OH)3

CuCl42

-CuCl42

-

AgCl(blanco

)

Paso 1adiciónNH3(ac)

Paso 2adición

HCl

Cen

trífu

ga

Cen

trífu

gaAlPO4

Fe(OH)3

Fe(OH)3

Al(OH)4

-

FeSCN2-

FeSCN2-

Paso 4adición

HCl,Na2HPO4

Paso 5disolución

HCl yadiciónKSCN

Centrífuga

Paso 3adiciónNaOH

ANÁLISIS CUALITATIVOANÁLISIS CUALITATIVO