Taller Analítica IV

UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA, MONTERÍA QCA. ANALITICA IV

DETERMINACIÓN DE LA SOLUBILIDAD Y KPS DE LAS SALES INSOLUBLES

DOCENTE:

JUAN SANCHEZ. MSC.

ESTUDIANTES:

MOISÉS D. RODRÍGUEZ DÍAZ

EDIS S. DÍAZ BADEL

JOSE G. GUTIERREZ

UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA

FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA

QUÍMICA ANALÍTICA IV

MONTERÍA, COLOMBIA

2015

ELECTROQUÍMICA, ANALÍTICA


INTRODUCCIÓN

Muchas de las muestras o especies utilizadas en electroquímica o electroanalítica, tienen que ver con sales de metales, las cuales son las que más presentan conductividad o intercambio de electrones por medio de reacciones redox y electrolisis. Estas sales por lo general, bueno, con algunas excepciones son insolubles o poco solubles en agua a condiciones normales.

Para determinar la solubilidad y KPs de las sales insoluble, se debe tener en cuenta varios factores (parámetros) importante como lo son la temperatura, el PH, presencia de ion común, naturaleza de los disolventes, etc.; para una sal como es en este caso, la solubilidad aumenta mucho más con el incremento de la temperatura, así que en la ecuación para llevar a cabo dicha determinación la temperatura toma un lugar propio e importante en ésta. El producto de solubilidad (KPs) nos indica de manera casi inequívoca la insolubilidad cuantitativa de estas sales.



MARCO TEÓRICO

Existen reglas generales que permiten predecir la solubilidad de los compuestos iónicos (sales insolubles) en el agua. Aunque estas reglas son muy útiles no permiten hacer predicciones cuantitativas acerca de cuanto de estos compuestos iónicos será posible disolver en una cantidad dada de agua. Por otra parte existes un parámetro que permite la determinación cuantitativa de la solubilidad, estas es llamada o conocida con la constante de producto de solubilidad o Kps, la cual es importante e indispensable al momento de hallar la solubilidad real o aparente de las sales o soluciones involucradas.

Los compuestos que contengan los aniones carbonato (CO32-), fosfato (PO4

3-), cromatos (CrO4

2-), sulfuro (S2-); con excepciones de compuestos que contengan iones de metales alcalinos e ion amonio son insolubles en agua. Otras son los Sulfatos de (Ag+, Ca2+, Sr2+; Ba2+ y Pb2+) y los Haluros de (Ag+, Hg2

2+ y Pb2+). Existen algunos electrodos basados en plata que están formados por sales insolubles, tales como AgCl, AgBr, AgI, Ag2S, algunas de CuS, CdS, PbS. [1]

En la determinación de la solubilidad y el valor de Kps dichas sales, se parte de lo que ya se conoce, de los parámetros de conductividad molar limita (Λ°) proveniente de la ecuación de Kohlrausch. Pero como estamos hablando de sales insolubles el parámetro más importante que determina la solubilidad completa de dichas sales es la temperatura; y esta puede ir acompañada de agitación. Esto es indispensable para este tipo de electrolitos ya que para que haya una excelente conductividad por parte de estas soluciones electrolíticas se es necesario estar disueltas y diluidas completamente.

Determinación de la solubilidad y el Kps de sales insolubles

Supongamos que queremos determinar la solubilidad y el Kps (constante del producto de solubilidad) de la sal insoluble (MA) en agua a 25 ºC. El equilibrio de solubilidad de dicha sal puede escribirse como:

MA(s) M+ (ac) + A-

(ac)

La solubilidad vendrá dada por la concentración de los iones M+ y A- en disolución, la que, por tratarse de sales insolubles, es muy pequeña.

A partir de la siguiente Ec. ¿1000xC

Y considerando Ción = S, se obtiene:

C ión=S=1000 ión❑(1)



Dado que ión puede expresarse en función de las conductividades de la

disolución y el agua, finalmente se llega a:

S=1000( sln−agua )

❑ (2)

Como la disolución es muy diluida en sus iones, la conductancia molar puede ser sustituida por su valor a dilución infinita.

S=1000( sln−agua )

0=1000

(sln−agua )0 i

(3)

De esta manera se puede hallar o determinar la solubilidad de las sales insolubles.

A partir de la Ec. (2) y recordando que, para una sal insoluble del tipo MA, el Kps viene dado por:

Kps = S2 (4)

Se puede demostrar sencillamente que:

Kps=[1000 ( sol−agua )❑ ]2

En últimas, midiendo las conductividades de la disolución de una sal insoluble y la del agua en que se preparó dicha solución, y conociendo los valores tabulados de las conductancias iónicas a dilución infinita, se puede calcular la solubilidad de una sal insoluble. Y siguiendo con el cálculo del Kps, solo se necesita elevar al cuadrado el valor de la solubilidad y así obtenemos dicho valor.



Para hallar el Kps se tiene que:

S2 = Kps (0,0966)2 = 0,00933156 g/L.



APLICACIONES ANALÍTICAS

Purificación electrolítica: aplicada a baños galvánicos; utilizados por empresas para recuperación de metales preciosos.

La aplicación que está tomando un auge importante es en el tratamiento de aguas residuales industriales, a través de una oxidación o reducción directa. [2]

Aplicación para la desmineralización y el ablandamiento de aguas, así como la retención de ciertos productos químicos y la desmineralización de jarabes de azúcar.

En muchos casos se utiliza el valor de solubilidad y Kps en electrorecuperación de cobre en un ánodo insoluble, regeneración anódica de iones céricos.

Para la galvanoplastia es muy importante la determinación de la solubilidad de sales insolubles, ya que su valor y su interacción electrónica permite con mayor precisión y exactitud la fabricación de películas. En general la película se disuelve de un ánodo del material sumergido en un electrolito que contenga iones de metales (que actúa de cátodo); esto se da cuando el ánodo es una sal insoluble.

La determinación de solubilidad y Kps es muy importante en la parte analítica en lo que tiene que ver con los recubrimientos de monumentos y esculturas; dependiendo de la solubilidad y la magnitud del Kps se determina si las sales (en este caso insoluble) que hacen parte de dichas esculturas, soportarían la interacción del ambiente y del agua de las lluvias. Si su solubilidad es alta, mira que esta sal no se convierta en una sal más soluble y así el efecto del agua que cae no afecte más los monumentos; por ejemplo el CaCO3 es menos soluble que CaCO4, y este es transformado el primero por acción del agua.

En separaciones de iones: cuando hay varios iones en una solución salina heterogenia o una mezcla de ellos, se pueden separar el ión de interés, determinando la solubilidad y el Kps de dichas sales presentes; se hace precipitar el ión analito con un agente precipitante, y así se determina la cantidad o concentración de tal ión en dicha solución. Para la parte del Kps y la insolubilidad de las sales, el efecto salino juega un papel muy importante para llevar a cabo dicho proceso.

Tratamiento para determinar dureza del agua. Tratamiento (caries) para mantenimiento del esmalte de los dientes.



Analíticamente su hace uso de sales insolubles en la industrial de la microelectrónica.

AVANCES

Electrodos con sales insolubles aptos para aplicar en la electrocoagulación, electrofloculación, y electroflotación para tratamientos de aguas industriales; ya que las reacciones predominantes son de óxido-reducción. Esto fue pronunciado por Khemis y col, (2006). 1

Electro-Electrodiálisis: técnica que permite aumentar la vida de los baños de Cromo.

Desarrollo de nuevos ánodos catalíticos. [3]

1 Electrocoagulación/floculación electrolítica: Técnica que consiste en provocar la precipitación de los

metales de las aguas de proceso sin necesidad de emplear agentes químicos, simplemente mediante el paso

de corriente.



CONCLUSIONES

Es importante tener muy en cuenta la temperatura a la que se somete una solución para determinar su solubilidad, tratándose de sales insolubles. Ya que a mayor temperatura se presenta mayor solubilidad de las sales. [4]

Si medimos la conductancia específica de la sal, Ks de una sal muy insoluble, es posible considerar que el valor de la conductividad en esas condiciones, se acerca mucho al determinado a dilución infinita, es decir

Ks≈K°s, por lo tanto el valor de C se aproximará también muy cercanamente

al de la solubilidad. Se busca el valor de ° ya tabulado y se hallar la solubilidad (S).

Para hallar el producto de solubilidad o Kps solo es necesario elevar a la potencia de dos al valor de la solubilidad.



REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. Giulio Milazzo. ELECTROCHEMISTRY. Theoretical Principles and Practical Applications. ELSEVIER PUBLISHING COMPANY. Amsterdam / London / New York, 1963.

2. http://www.madrimasd.org/tratamientos_avanzados_de_aguas_residuales_industriales.pdf.

3. Guías Tecnológicas/Tratamiento electrolítico o químico de superficies (general). Universidad de MADRID, ESPAÑA.

4. P. W. Atkins. FISICOQUÍMICA. Tercera edición. ADDISON WESLEY IBEROAMERICANA. Wilmington, Delaware, E. U. A., 1991, 1986.


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