Tema 7 - Kps

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K ps y Solubilidad K ps y solubilidad Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos La constante del producto de solubilidad, K ps , es la constante para el equilibrio que se establece entre un soluto sólido y sus iones en una disolución saturada. ac aB ac bA s B A b a a b a B b A ps b a a a K Para solutos poco solubles, o prácticamente insolubles, se pueden utilizar las concentraciones molares en lugar de las actividades. b a a B b A ps c c c K b a 0

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kps

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  • Kps y Solubilidad

    Kps y solubilidad

    Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    La constante del producto de solubilidad, Kps, es la constante para el equilibrio que se establece entre un soluto slido y sus iones en una disolucin saturada.

    acaBacbAsBA baab

    a

    B

    b

    Aps baaaK

    Para solutos poco solubles, o prcticamente insolubles, se pueden utilizar las concentraciones molares en lugar de las actividades.

    baaB

    b

    ApscccK ba

    0

  • Existe una relacin definida entre Kps y la solubilidad molar de un soluto.

    a

    c

    b

    cs

    ba

    ab

    BABA

    Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    Determine Kps para el carbonato de plata, Ag2CO3, sabiendo que su solubilidad es de 0,00356 g por cada 100 mL de agua.

    acCOacAgsCOAg 2332 2

    302 23

    cccKCOAgps

    Kps y Solubilidad

  • 2332 2 CO

    Ag

    COAg cc

    s

    Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    3023232

    2 cssK COAgCOAgps

    322 COAgAg sc

    3223

    COAgCOsc

    30332

    4 csK COAgps

    Kps y Solubilidad

  • ML

    mL

    g

    mol

    mL

    gs COAg

    41029,11

    1000

    75,275

    1

    100

    00356,032

    Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    334 11029,14 MMK ps

    121061,8 psK

    Kps y Solubilidad

  • Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    Determine la solubilidad molar del ioduro de plomo, PbI2, sabiendo que el Kps es de 7,1x10

    9.

    acIacPbsPbI 222

    3022 cccK IPbps

    22 2 Pb

    IPbI c

    cs

    22 PbII sc

    Kps y Solubilidad

  • Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    30222

    2 cssK PbIPbIps

    22 PbIPb

    sc

    3032

    4 csK PbIps

    3

    393

    30

    4

    1101,7

    42McK

    sps

    PbI

    MsPbI31021,1

    2

    Kps y Solubilidad

  • Solubilidad y Ion Comn Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    La solubilidad de un compuesto inico poco soluble disminuye en presencia de un segundo soluto que proporcione un ion comn.

    De acuerdo con el principio de Le Chtelier, una mezcla en equilibrio responde a un aumento en la concentracin de uno de los reactivos, con un desplazamiento en el sentido en que se consume dicho reactivo.

    Solubilidad y ion comn

  • Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    Determine la solubilidad molar del ioduro de plomo (PbI2, Kps = 7,1x109)

    en una disolucin acuosa 0,050M de NaI.

    acIacPbsPbI 222 Pb2+ I

    inicial 0,050 M

    acIacNqacNaI

    Mcc NaII 050,0

    Solubilidad y Ion Comn

  • Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    Determine la solubilidad molar del ioduro de plomo (PbI2, Kps = 7,1x109)

    en una disolucin acuosa 0,050M de NaI.

    acIacPbsPbI 222 Pb2+ I

    inicial 0,050 M

    a partir del PbI2 s 2s

    acIacNqacNaI

    Mcc NaII 050,0

    Solubilidad y Ion Comn

  • Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    Determine la solubilidad molar del ioduro de plomo (PbI2, Kps = 7,1x109)

    en una disolucin acuosa 0,050M de NaI.

    acIacPbsPbI 222 Pb2+ I

    inicial 0,050 M

    a partir del PbI2 s 2s

    equilibrio s (0,050 + 2s) M

    acIacNqacNaI

    Mcc NaII 050,0

    Solubilidad y Ion Comn

  • Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    3022 cccK IPbps

    30222

    2050,0 csMsK PbIPbIps

    Dado que 01,0

    ,

    iI

    ps

    c

    K

    MsM PbI 050,02050,0 2

    Solubilidad y Ion Comn

  • Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    302050,02

    cMsK PbIps

    2

    39

    2

    30

    050,0

    1101,7

    050,02 M

    M

    M

    cKs

    ps

    PbI

    MsPbI6108,2

    2

    Solubilidad y Ion Comn

  • Qps y Kps Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    El criterio para determinar si los iones de una disolucin se combinan para formar un precipitado requiere la comparacin del producto inico, Qps, con Kps.

    acaBacbAsBA baab

    baaiB

    b

    iApscccQ ba

    0

    ,,

    La precipitacin ocurre si Qps > Kps.

    La precipitacin no puede ocurre si Qps < Kps.

    La disolucin est saturada si Qps = Kps.

    Qps y Kps

  • Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    Se aaden 10,0 mL de una disolucin 0,010 M de NaCl a 100 mL de una disolucin 0,050 M de nitrato de plata, AgNO3. Indique si se formar el precipitado de cloruro de plata (AgCl, Ksp = 1,8x10

    10).

    acClacNaacNaCl

    mL

    mLM

    V

    Vccc

    fdis

    idisiNaCl

    NaClCl 110

    0,10010,0

    ,

    ,,

    McCl

    4101,9

    Qps y Kps

  • Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    acNOacAgacAgNO 33

    mL

    mLM

    V

    Vccc

    fdis

    idisiAgNO

    AgNOAg 110

    100050,0

    ,

    ,,3

    3

    McAg

    045,0

    20 cccQ ClAgps

    acClacAgsAgCl

    Qps y Kps

  • Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    10108,1 psK

    524 101,41101,9045,0 MMMQps

    psps KQ

    S se formar el precipitado de cloruro de plata.

    Qps y Kps

  • Solubilidad y pH Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    El pH de una disolucin puede afectar mucho a la solubilidad de un soluto.

    Esto es especialmente acusado cuando el anin del soluto es la base conjugada de un cido dbil o la misma base OH-.

    El Mg(OH)2, por ejemplo, es muy insoluble en agua y en soluciones bsicas, pero es muy soluble en soluciones cidas (K 1017).

    Otros solutos poco solubles que tienen aniones bsicos. Como el ZnCO3, MgF2 y CaC2O4 tambin se hacen ms solubles en medio cido.

    Solubilidad y pH

  • Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    Precipitar el hidrxido de hierro (III) [Fe(OH)3, Kps = 4x1038] en una

    disolucin reguladora 0,150 M de cido actico (HC2H5O2, Ka = 1,8x105) y

    0,250 M de acetato de sodio (NaC2H5O2), en la cual la concentracin de Fe3+ es de 0,013 M?

    acOHacFesOHFe 333

    4033 cccQ OHFepsPara determinar la concentracin de OH:

    203

    cc

    Kc

    OH

    w

    OH

    Solubilidad y pH

  • Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    Veamos si podemos aplicar la ecuacin de Henderson-Hasselbalch para determinar el pH.

    Mcc NaAcAc 250,0

    10150,0

    250,010,0

    M

    M

    c

    c

    HAc

    Aca)

    pH

    OHc 10

    3

    HAc

    Aca

    c

    cpKpH log

    Solubilidad y pH

  • Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    35

    35

    1050,1150,001,001,0108,1

    1050,2250,001,001,0108,1

    HAca

    Aca

    cK

    cKb)

    Si se puede aplicar la ecuacin de Henderson-Hasselbalch para determinar el pH.

    150,0

    250,0log108,1 5pH

    0,5pH

    Mc pHOH

    5100,1103

    Solubilidad y pH

  • Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    MMM

    cOH

    92

    5

    14

    100,11100,1

    100,1

    294039 103,1100,1013,0 cMMQps

    psps KQ

    S precipitar el hidrxido de hierro (III).

    Solubilidad y pH

  • Precipitacin Fraccionada

    Precipitacin fraccionada

    Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    Las diferencias de solubilidades de solutos pueden ser empleadas para separar iones en disolucin.

    La precipitacin fraccionada es una tcnica en la que dos o ms iones disueltos se separan mediante su precipitacin con un reactivo comn, logrando que uno de los iones precipite mientras el resto permanece en solucin.

    La condicin principal para una buena precipitacin fraccionada es que haya una diferencia significativa en los valores de Kps de las sustancias que se van a separar.

  • Precipitacin Fraccionada Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    Para separar los iones Ag+ y Sr2+, se aade gota a gota una disolucin de Na2CO3 a otra disolucin 0,010 M y 0,045 M de Ag

    + y Sr2+, respectivamente. a) Demuestre que el SrCO3 precipitar antes que el Ag2CO3. b) Determine la concentracin de Sr2+ en disolucin cuando comienza a precipitar el Ag2CO3.

  • Precipitacin Fraccionada Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    acCOacAgsCOAg 2332 212105,8 psK

    acCOacSrsSrCO 232

    3 10101,1 psK

    a) Demuestre que el SrCO3 precipitar antes que el Ag2CO3.

    302, 2332

    cccK AgCOCOAgps

  • Precipitacin Fraccionada Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    302

    , 3223

    cc

    Kc

    Ag

    COAgps

    CO

    MM

    Mc

    COAgCO

    83

    2

    12

    ,105,81

    010,0

    105,8

    3223

    20, 2233

    cccK SrCOSrCOps

    20,2

    323

    cc

    Kc

    Sr

    SrCOps

    CO

  • Precipitacin Fraccionada Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    MM

    Mc

    SrCOCO

    9201

    ,104,21

    045,0

    101,1

    323

    32233

    23 ,, COAgCOSrCOCO

    cc

    El SrCO3 precipitar antes que el Ag2CO3.

  • Precipitacin Fraccionada Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    b) Determine la concentracin de Sr2+ en disolucin cuando comienza a precipitar el Ag2CO3.

    Cuando comienza a precipitar el Ag2CO3,

    McCO

    8105,823

    20,23

    32 c

    c

    Kc

    CO

    SrCOps

    Sr

    McM

    cSr

    320

    8

    10

    103,1105,8

    101,12

    Significa que ha precipitado el 97,1% del Sr2+.

  • Equilibrios de Iones Complejos Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    Equilibrios de iones complejos

    Un ion complejo es un anin o un catin poliatmico compuesto por un ion metlico central al que se le unen otros grupos (molculas o iones) denominados ligandos.

    La formacin de un ion complejo se describe a partir de su constante de formacin, Kf.

    Una caracterstica que distingue a Kf de la mayor parte de las constantes de equilibrio es que sus valores son grandes.

    acNHCoacNHacCo 3633

    3 6

    33606

    105,4

    33

    3

    63

    ccc

    cK

    NHCo

    NHCo

    f

  • Equilibrios de Iones Complejos Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    Se mezclan 100 mL de una disolucin 0,25 M de Zn(NO3)2 con 500 mL de una disolucin 1,0 M de NH3. Si se aaden 50,0 mL de una disolucin 0,50 M de oxalato de sodio, Na2C2O4, precipitar el oxalato de cinc, ZnC2O4?

    MmL

    mLM

    V

    Vcc

    fdis

    idisiNOZn

    NOZn 042,0600

    10025,0

    ,

    ,,23

    23

    MmL

    mLM

    V

    Vcc

    fdis

    idisNH

    NH 83,0600

    5000,1

    ,

    ,3

    3

    Mcc NOZnZn 042,0232

  • Equilibrios de Iones Complejos Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    acNHZnacNHacZn 2433

    2 4

    Zn2+ NH3 [Zn(NH3)4]2+

    inicial 0,042 M 0,83 M -

  • Equilibrios de Iones Complejos Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    acNHZnacNHacZn 2433

    2 4

    Zn2+ NH3 [Zn(NH3)4]2+

    inicial 0,042 M 0,83 M -

    0,042 M 0,17 M +0,042 M

  • Equilibrios de Iones Complejos Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    acNHZnacNHacZn 2433

    2 4

    Zn2+ NH3 [Zn(NH3)4]2+

    inicial 0,042 M 0,83 M -

    0,042 M 0,17 M +0,042 M

    final 0 M 0,66 M 0,42 M

  • Equilibrios de Iones Complejos Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    8404

    101,4

    32

    2

    43

    ccc

    cK

    NHZn

    NHZn

    f

    Al establecerse el equilibrio

    acNHZnacNHacZn 2433

    2 4

    Zn2+ NH3 [Zn(NH3)4]2+

    inicial 0 M 0,66 M 0,42 M

  • Equilibrios de Iones Complejos Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    8404

    101,4

    32

    2

    43

    ccc

    cK

    NHZn

    NHZn

    f

    Al establecerse el equilibrio

    acNHZnacNHacZn 2433

    2 4

    Zn2+ NH3 [Zn(NH3)4]2+

    inicial 0 M 0,66 M 0,42 M

    + x M + 4x M x M

  • Equilibrios de Iones Complejos Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    8404

    101,4

    32

    2

    43

    ccc

    cK

    NHZn

    NHZn

    f

    Al establecerse el equilibrio

    acNHZnacNHacZn 2433

    2 4

    Zn2+ NH3 [Zn(NH3)4]2+

    inicial 0 M 0,66 M 0,42 M

    + x M + 4x M x M

    equilibrio + x M (0,66 + 4x ) M (0,42 x) M

  • Equilibrios de Iones Complejos Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    40

    4466,0

    42,0c

    xx

    xK f

    La constante es tan grande que la reaccin inversa no est favorecida. Por lo tanto, realizamos las siguientes aproximaciones:

    42,042,0 x

    66,0466,0 x

    40

    466,0

    42,0c

    xK f

  • Equilibrios de Iones Complejos Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    40

    466,0

    42,0c

    Kx

    f

    McxZn

    9104,52

    MM

    M

    Mx 9

    4

    48104,51

    66,0101,4

    42,0

  • Equilibrios de Iones Complejos Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    20242

    2

    cccQ OCZnps

    Determinamos si el ZnC2O4 precipita con el siguiente equilibrio:

    Determinamos las nuevas concentraciones al agregar 50,0 mL de Na2C2O4.

    MmL

    mLM

    V

    Vcc

    fdis

    idisiZn

    Zn

    99

    ,

    ,,100,5

    650

    600104,522

    acOCacZnsOZnC 2422

    42 8107,2 psK

  • Equilibrios de Iones Complejos Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    1029 109,11038,0100,5 MMMQps

    MmL

    mLM

    V

    Vcc

    fdis

    idisiOCNa

    OCNa 038,0650

    0,5050,0

    ,

    ,,422

    422

    Mcc OCNaOC 038,0422242

    psps KQ

    No precipitar el oxalato de cinc.

  • Equilibrios de Iones Complejos Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    Determine la solubilidad molar del Ni(OH)2 en una disolucin de amoniaco 0,050 M.

    acOHacNisOHNi 222 15100,2 psK

    acNHNiacNHacNi 2633

    2 6 8105,5 fK

    Se suman las dos ecuaciones.

    acOHacNHNiacNHsOHNi 26 26332

    6815 101,1105,5100,2 fpsKKK

  • Equilibrios de Iones Complejos Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    acOHacNHNiacNHsOHNi 26 26332

    NH3 [Ni(NH3)6]

    2+ OH

    inicial 0,050 M - -

  • Equilibrios de Iones Complejos Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    acOHacNHNiacNHsOHNi 26 26332

    NH3 [Ni(NH3)6]

    2+ OH

    inicial 0,050 M - -

    6s M + s M + 2s M

  • Equilibrios de Iones Complejos Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    acOHacNHNiacNHsOHNi 26 26332

    NH3 [Ni(NH3)6]

    2+ OH

    inicial 0,050 M - -

    6s M + s M + 2s M

    equilibrio (0,050 6s) M s M 2s M

    306

    2

    3

    2

    63 cc

    ccK

    NH

    OHNHNi

    306

    2

    6050,0

    2c

    sM

    ssK

  • Equilibrios de Iones Complejos Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    30

    6

    3

    050,0

    4c

    M

    sK

    Dado que

    01,0ic

    K

    050,06050,0 s

    3 366

    330

    6

    14

    050,0101,1

    4

    050,0

    Mc

    MKs

  • Equilibrios de Iones Complejos Solubilidad y Equilibrio de Iones Complejos

    Ms 5106,1

    Comparemos esta solubilidad con la del Ni(OH)2 en agua.

    3022 cccK OHNips

    303302 42 cscssK ps

    3 315

    330 1

    4

    100,2

    4Mc

    Ks

    ps

    Ms 6109,7

    TEMA 8