QUÍMICATEMA 8: “REACCIONES DE PRECIPITACIÓN”

En este tema vamos a estudiar la solubilidad de las sustancias iónicas en agua dado que es de gran importancia

dentro de la Química.

Producto de solubilidad

• Concepto solubilidad: La solubilidad de un compuesto es la cantidad del mismo que puede disolverse en un volumen dado de una disolución.

• Se suele expresar en:– Gramos de soluto/Litros de disolución. – Gramos de soluto/100 g de disolvente (agua).– Moles de soluto/L de disolución.

• Influencia de la Tª: Normalmente, la solubilidad aumenta con la Tª, aunque se den casos de sólidos cuya solubilidad disminuye al aumentar la Tª.

• Efecto del soluto:– Los cristales muy estables, con alta energía reticular, son

difíciles de disolver. (carga de los iones grandes)– El proceso de hidratación de los iones desprende energía, lo

que favorece su disolución.

• Por tanto suelen ser solubles los compuestos formados por iones de carga pequeña, habitualmente monovalentes, situados a una distancia relativamente grande.

Producto de solubilidad• Existen sales muy poco solubles en agua:

• Este equilibrio puede caracterizarse por su correspondiente constante:

• Esta nueva constante se llama producto de solubilidad y se trata de un equilibrio heterogéneo.

n mm ns aq aqK A B

( ) ( ) ( )m n

n m s aq aqA B nA mB

Relación entre solubilidad y producto de solubilidad

• Una sal es tanto más insoluble cuanto menor sea su producto de solubilidad.

Equilibrio(mol/L) ---- s s

• Producto iónico (Q): presenta la misma expresión que el producto de solubilidad, pero en el que las concentraciones de los iones corresponden a un instante cualquiera:– Q < Ks: disolución no saturada. Se puede disolver más soluto.– Q = Ks : disolución saturada. Se ha llegado al equilibrio.– Q > Ks : disolución sobresaturada. El soluto precipitará hasta

que el valor del producto iónico coincida con el del producto de solubilidad.

( ) ( ) ( )s aq aqAgBr Ag Br

s sK s s s K sK Ag Br

Reacciones de precipitación

• Al mezclar dos disoluciones, se puede formar un compuesto poco soluble. Si el producto iónico de los iones del compuesto supera, en un instante determinado, el producto de solubilidad, se produce una reacción de precipitación, en la que los iones reaccionan rápidamente formando un sólido al que llamamos precipitado.

• Ejemplo:– Determina las concentraciones en el equilibrio después de mezclar 20

mL de una disolución de KI 0,3 M, con 30 mL de una disolución 0,2 M de Pb(NO3)2.

• Al mezclar las disoluciones, las concentraciones disminuyen por la dilución:

• Ambas sales son muy solubles y se disocian en su totalidad:

0,12 0,12 0,12 0,24

200,3 0,12

50KI M M 3 2

30( ) 0,2 0,12

50Pb NO M M

KI K I 23 2 3( ) 2PbNO Pb NO

• El compuesto de muy baja solubilidad que se forma es el PbI2.• Para determinar si hay precipitación, calcularemos el producto iónico con las

concentraciones en el momento de realizar la mezcla:

• Se compara con el producto de solubilidad:

• Como es Q > K, se producirá la precipitación de PbI2, hasta que se alcance el equilibrio.

C.I. 0,12 0,12

Precipita 0,06 0,12

Quedan 0,06 -----

Se disuelven s 2s

Equilibrio s+0,06 2s

22 2PbI Pb I

22 2 30,12 0,12 1,7 10Q Pb I

81,4 10sK 31,7 10Q

22 2PbI Pb I

• Como la constante es muy pequeña, el valor de “s” también lo es, por lo que podemos despreciar “s” frente a 0,06.

• Por tanto las concentraciones en el equilibrio son:

• Precipitación fraccionada: se trata de la precipitación selectiva de una serie de iones que se hallan disueltos, aprovechando las diferencias de solubilidad de los compuestos que forman con un agente precipitante común. En estos casos interesará en que orden precipitan los iones, y la concentración del agente precipitante que necesita cada compuesto para precipitar.

22 2(0,06 )(2 )sK Pb I s s

841,4 10

2,4 100,24

s M

42 4,8 10

0,12

I s M

K M

2

3

0,06

0,24

Pb M

NO M

Modificaciones del equilibrio de solubilidad

• Efecto del ión común:– La presencia de un ión que sea el mismo que algunos de los

producidos en la disociación del precipitado, hace que el producto iónico (Q) se haga mayor que el producto de solubilidad (Ks).

– Por tanto el equilibrio se desplaza hacia la formación de más precipitado.

– Ejemplo:• Calcula la solubilidad de AgCl en agua y en una disolución 0,1M de

Ag(NO3).

En agua:

Equilibrio s s( ) ( ) ( )s aq aqAgCl Ag Cl

En disolución de AgNO3:• En este caso se produce el efecto de ión común.

Disociación total: 0,1 0,1

Equilibrio: s s

• “s” se desprecia frente a 0,1 porque la constante es muy pequeña.

2 10 51,7 10 1,3 10sK Ag Cl s s M

3 3AgNO Ag NO

( ) ( ) ( )s aq aqAgCl Ag Cl

1091,7 10

( 0,1) 1,7 100,1sK Ag Cl s s s M

• Influencia de la acidez:– La solubilidad de ácidos o bases resulta fuertemente influida por la

acidez del medio.– Motivos:

• Existencia de un ión común (visto en el apartado anterior).• Al retirar de la disolución uno de los iones formando por ejemplo

agua:

• Formación de otro precipitado más insoluble:– Otra forma de disolver un precipitado es formar otro más insoluble, de

manera que ha medida que se va formando el segundo precipitado se disuelve el primero:

22( ) 2Mg OH Mg OH

H

2H O

( ) ( ) ( )s aq aqAgCl Cl Ag

( )aqI ( )sAgI

• Formación de un complejo estable:– La formación de un complejo estable con algunos de los iones

provenientes de la disociación de un precipitado desplazará el equilibrio de disolución hacia la disolución del precipitado:

2 23( ) 3sCuCO CO Cu

34NH 23 4( )Cu NH