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SOLUBILIDAD  

CONTENIDOS  2

•  Reacciones  de  precipitación.  •   Solubilidad  (s).  •    Producto   de   solubilidad   (Kps   o   Ps)   en   electrolitos   de          

8po  AB.  •   Producto  de  solubilidad  en  otro  8po  de  electrolito.  •   Factores  que  afectan  a  la  solubilidad  •   Efecto  ion  común.  •   Influencia  del  pH  por  formación  de  un  ácido  débil.  •    Cambio   en   la   solubilidad   por   formación   de   una   base  

débil.  •   Formación  de  un  complejo  estable.  •   Oxidación  o  reducción  de  iones.  

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REACCIONES  DE  PRECIPITACIÓN  

l Son   reacciones   de   equilibrio   heterogéneo  sólido-­‐líquido.  

l La   fase   sólida   con8ene   una   sustancia   poco  soluble  (normalmente  una  sal)  

l La  fase  líquida  con8ene  los  iones  producidos  en  la  disociación  de  la  sustancia  sólida.  

l Normalmente   el   disolvente   suele   tratarse   de  agua.    

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SOLUBILIDAD  (S).  l  Es   la   máxima   concentración   molar   de   soluto   en   un  

determinado   disolvente,   es   decir,   la   molaridad   de   la  disolución  saturada  de  dicho  soluto.  

l  Depende  de:  –  La  temperatura.  Normalmente  es  mayor  a  mayor  temperatura  

debido  a  la  mayor  energía  del  cristal  para  romper  uniones  entre  iones.  

–  Energía   re>cular.   Si   la  energía  de  solvatación  es  mayor  que   la  re8cular   U   se   favorece   la   disolución.   A   mayor   carácter  covalente  mayor  U  y  por  tanto  menor  solubilidad.  

–  La   entropía.   Al   diluirse   una   sal   se   produce   un   sistema   más  desordenado   por   lo   que   aunque   energé8camente   no   esté  favorecida  la  disolución  ésta  puede  llegar  a  producirse.  

Dependiendo  de  la  can>dad  de  soluto  disuelto  en  el  disolvente    

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Disolución  insaturada:  cuando  la  can8dad  de  soluto  es  inferior  a  su  solubilidad.    Disolución   saturada:   cuando   hay   disuelta   la  máxima  can8dad  de  soluto  posible    Disolución  sobresaturada:  cuando  la  can8dad  de   soluto   es   superior   a   su   solubilidad,   (son  inestables,   se   va   formando  precipitado   hasta  alcanzar  la  disolución  saturada).  

Variación  de  la  solubilidad  de  algunas  sustancias  con  la  temperatura

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Los  sólidos  iónicos,  en  general,  son  solubles  en  sustancias  polares,  por  ejemplo:

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Esta   disolución   se   debe   a   la   atracción   entre   los   polos  posi8vos  de  la  molécula  de  agua  y  los  polos  nega8vos  de  la  red  cristalina  iónica  y  entre  los  polos  nega8vos  del  agua  y  los  iones  posi8vos  del  sólido  

8 PRODUCTO  DE  SOLUBILIDAD  (Kps)  EN  ELECTROLITOS  DE  TIPO  AB  l  En  un  electrolito  de  >po  AB  el  equilibrio  de  

solubilidad  viene  determinado  por:                AB(s)                      A+

(ac)  +  B(ac)  

Conc.  inic.  (mol/l):            c  0      0  Conc.  eq.  (mol/l):                c  s      s  La  concentración  del  sólido  permanece  constante.  l  Y  la  constante  de  equilibrio  8ene  la  expresión:  

 l  Ejemplo:  AgCl(s)            Ag+(ac)  +  Cl  -­‐(ac)  l  Kps  =  [Ag+]  x  [Cl-­‐]  =  s2    l  “s”  es  la  solubilidad  de  la  sal.  

2psK s s s= × = pss K=⇒

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PRODUCTO  DE  SOLUBILIDAD  EN  OTRO  TIPO  DE  ELECTROLITO  l  Tipo  A2B:                            A2B  (s)            2  A+

(ac)  +  B2-­‐(ac)  Conc.  inic.  (mol/l):          c                                0      0  Conc.  eq.  (mol/l):              c                            2s            s  Y  la  constante  de  equilibrio  8ene  la  expresión:  

l  Las  misma  expresión  será  para  electrolitos  8po  AB2.  l  Tipo  AaBb:                            AaBb  (s)              a  Ab+

(ac)  +  b  Ba-­‐(ac)  Conc.  inic.  (mol/l):                c              0                  0  Conc.  eq.  (mol/l):                    c            as                  bs  

2 3(2 ) 4psK s s s= × =

( ) ( )a b a b a bpsK as bs a b s += × = psa b

a b

Ks

a b+=⇒

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4psKs =⇒

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Expresiones  de  la  constante  del  producto  de  solubilidad  Ejemplo:  Escriba   la   expresión   de   la   constante   del  producto  de  solubilidad  para  el  equilibrio  de  solubilidad  del  cloruro  de  plata,  un  producto  formado  cuando  se  aplica  un  tratamiento  de  galvanizados.  

! "#$%&'( ! "#&)*(

+ +!!!!$%&)*(, !!!!!-.' / "#+!" #$ $%,!" #$

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Ejercicio:    De  manera  experimental  se   encontró   que   la   solubilidad   del  sulfato   de   calcio   es   de   0,67   g/L.  Calcule   el   valor   de   la  Kps  para   este  compuesto.  

−= 34 4

ln 4

0,67 14,9 10

1 136,2D

gCaSO molCaSOx x molL

L gCaSO

+ −+É 2 24( ) ( ) 4( )s ac acCaSO Ca SO

+ − − −⎡ ⎤ ⎡ ⎤= =⎣ ⎦ ⎣ ⎦K K2 3 2 34( )4,9 10 4,9 10acCa x M y SO x M

( )( )+ −

− −

−

⎡ ⎤ ⎡ ⎤= ⎣ ⎦ ⎣ ⎦=

=

2 24

3 3

5

4,9 10 4,9 10

2,4 10

ps

ps

ps

K Ca SO

K x x

K x

El   sulfato   de   calcio   se  emplea   como   agente  d e s e c a n t e   y   p a r a  f a b r i c a r   p i n t u r a s ,  cerámicas   y   papel.   El  yeso   de   paris   es   una  forma   hidratada   del  sulfato   de   calcio   que   se  u8liza   para   hacer   la  férula   para   los   huesos  rotos.  

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Ejemplo:  Cuál  es  la  solubilidad  molar  del  AgBr?  

AgBr(s) ! Ag(ac )+ + Br(ac )

!

I (M): 0.00 0.00C(M): +s +s E(M): s s

El   bromuro   de  plata   se  u>liza   en  e m u l s i o n e s  fotográficas.  

+ −

−

⎡ ⎤ ⎡ ⎤⎣ ⎦ ⎣ ⎦=13

K = Ag Br

7.7x10 ( )( )ps

s s

-13 -7s= 7.7x10 = 8.8x10 M

+ -7

- -7

Ag = 8.8x10 M

Br = 8.8x10 M

⎡ ⎤⎣ ⎦⎡ ⎤⎣ ⎦

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13 Ejemplo:  Deduce  si  se  formará  precipitado  de  cloruro  de  plata  cuyo  Kps  =  1,7  x  10-­‐10  a  25ºC  al  añadir  a  250  cm3  de  cloruro  de  sodio  0,02  M  50  cm3  de  nitrato  de  plata  0,5  M.  

l  AgCl(s)              Ag+(ac)  +  Cl(ac)  l  K  ps  =  [Ag+]  x  [Cl-­‐]  =  s2    l     

l  Igualmente:  

l       l  Como                          entonces  precipitará.    

-­‐ 0,005mol[Cl ] = = 0,0167M0,25L + 0,05L

+ 0,025mol[Ag ] = = 0,0833M0,25L + 0,05 L

-­‐ moln (Cl ) = 0,25  L × 0,02 = 0,005  molL

+ moln (Ag ) = 0,05  L × 0,5 = 0,025  molL

+ -­‐ -­‐3 2[Ag ]×[Cl ] = 0,0167  M×0,0833  M= 1,39×10 M+ -­‐

ps[Ag ]×[Cl ]> K

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FACTORES  QUE  AFECTAN  A  LA  SOLUBILIDAD  l  Además   de   la   temperatura,   existen   otros   factores  

que   influyen   en   la   solubilidad   por   afectar   a   la  concentración   de   uno   de   los   iones   de   un   electrolito  poco  soluble.  

l  Estos  son:  –  Efecto  ion  común.  –  pH.  

• Formación  de  un  ácido  débil.  • Formación  de  una  base  débil.  

–  Formación  de  complejos  estables.  –  Reacciones  redox.  

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EFECTO  ION  COMÚN  

l Si  a  una  disolución  saturada  de  un  electrolito  poco   soluble   añadimos   otra   sustancia   que  aporta  uno  de   los   iones,   la   concentración  de  éste  aumentará.  

l Lógicamente,   la   concentración   del   otro   ion  deberá  disminuir  para  que  el  producto  de  las  concentraciones   de   ambos   permanezca  constante.  

l Como  el   equilibrio   se   desplaza   a   la   izquierda  la   solubil idad,   que   mide   la   máxima  concentración   de   soluto   disuelto,   disminuirá  en  consecuencia.  

16 Ejemplo:  ¿Cuál  será  la  solubilidad  del  cloruro  de  plata  si  añadimos  nitrato  de  plata,  sal  soluble,  hasta  una  concentración  final  0,002  M?  

l  AgCl(s)                            Ag+(ac)  +  Cl  -­‐(ac)  l     l     l  Al  añadir  el  AgNO3,  la  [Ag+]  sube  hasta  2  x103  M,  pues  

se  puede  despreciar  la  concentración  que  había  antes.  l  En  consecuencia,  el  equilibrio  se  desplaza  a  la  izquierda  y  

la  [Cl],  es  decir,  la  nueva  solubilidad,  debe  disminuir.  

+ -­‐ -­‐10 -­‐5pss = [Ag ] = [Cl ] = K = 1,7 ×10 = 1,3×10 M

-­‐10ps-­‐+ -­‐3

K 1,7×10s = [Cl ] = = =[Ag ] 2×10

-­‐10 + -­‐ 2psK = 1,7×10 = [Ag ]×[Cl ]= s

-­‐88,5×10 M

17 Ejercicio:  En  equilibrio  de  disolución  de  bromuro  de  plata  cuya  Kps=5,2  x  10-­‐13  ¿cuál  será  la  nueva  solubilidad  si  a  ½  litro  de  disolución  saturada  de  AgBr  se  añaden  0,2  ml  de  una  disolución  0,001  M  de  bromuro  de  potasio?  l  Equilibrio: AgBr (s) Ag+

(ac) + Br(ac) Conc. eq. (mol/l): c s s

n(Br-1)0 = 0,5 L x7,2x10-7 mol/L = 3,6x10-7 mol n(Br-1)añad = 0,0002 L x 0,001 mol/L = 2x10-7 mol

l  Equilibrio: AgBr (s) Ag+(ac) + Br-

(ac) Conc. inic. (mol/l): c 7,2x10-7 1,12x10-6 Conc. eq. (mol/l): c (7,2x10-7 -x)(1,12x10-6 -x) Kps = 5,2 x 10-13 = (7,2x10-7 -x)·(1,12x10-6 -x) De donde: x = 3,2 x 10-7

s’ = (7,2 x 10-7 -3,2 x 10-7) M = 7−4,0×10 M

− + −= × = × =13 25,2 10 [ ] [ ]psK Ag Br s+ − − −= = = = × = ×13 7[ ] [ ] 5,2 10 7,2 10pss Ag Br K M

18 INFLUENCIA  DEL  pH  POR  FORMACIÓN  DE  UN  ÁCIDO  DÉBIL  l  Equilibrio  solubilidad:  AB(s)                        A-­‐  (ac)  +  B+  (ac)  l  Equilibrio  acidez:  HA(ac)                      A-­‐  (ac)  +  H+  (ac)    l  Si   el   anión   A-­‐   en   que   se   disocia   un   electrolito   poco  

soluble  forma  un  ácido  débil  HA,  al  aumentar  la  acidez  o   [H+]   el   equilibrio   de   disociación   del   ácido   se  desplazará  hacia  la  izquierda.  

l  En  consecuencia,  disminuirá  [A-­‐],  con  lo  que  se  solubilizará  más  electrolito  AB.  

l  Ejemplo:  al  añadir  un  ácido  fuerte  sobre  el  ZnCO3,  se  formará  H2CO3,  ácido  débil,  y  al  disminuir  [CO3

2-­‐],  se  disolverá  más  ZnCO3,  pudiéndose  llegar  a  disolver  por  completo.  

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19 CAMBIO  EN  LA  SOLUBILIDAD  POR  FORMACIÓN  DE  UNA  BASE  DÉBIL.  l  Suele  producirse  a  par8r  de  sales  solubles  que  

con8enen  el  ca8ón  NH4+.    

l  NH4Cl(s)                            Cl-­‐  (ac)  +  NH4+  (ac)    

l  Equil  base:  NH4OH  (ac)                        NH4+  (ac)  +  OH-­‐  (ac)  

l  Los  NH4+  reaccionan  con  los  OH-­‐  formándose  NH4OH  al  

desplazar  el  equilibrio  de  la  base  hacia  la  izquierda.  l  Es  el  método  usual  de  disolver  hidróxidos  poco  solubles  

tales  como  el  Mg(OH)2.  l  Equil.  Solub.:  Mg(OH)2(s)                          Mg2+(ac)  +  2  OH-­‐(ac)    l  En  consecuencia,  disminuirá  [OH-­‐],  con  lo  que  se  

solubilizará  más  Mg(OH)2.  

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FORMACIÓN  DE  UN  COMPLEJO  ESTABLE  

l Un  ion  complejo  es  un  ion  formado  por  más  de  un  átomo  o  grupo  de  átomos.  

l  Ejemplos:  [Al(OH)4]-­‐,  [Zn(CN)4]2-­‐,  [AlF6]3-­‐  ,  [Ag(NH3)2]+.  l De  esta  manera,  se  pueden  disolver  precipita-­‐dos  

añadiendo,  por  ejemplo,  cianuro  de  sodio  a  electrolitos  insolubles  de  cinc  como  el  Zn(OH)2,  ya  que  al  formarse  el  ca8ón  [Zn(CN)4]2  -­‐,  que  es  muy  estable.  

l Así,  disminuirá  drás8camente  la  concentración  de  Zn2+,  con  lo  que  se  disolverá  más  Zn(OH)2.  

l  Igualmente,  pueden  disolverse  precipitados  de  AgCl  añadiendo  amoniaco.  

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OXIDACIÓN  O  REDUCCIÓN  DE  IONES  

l  Si   alguno  de   los   iones   que   intervienen  en  un   equilibrio  de  solubilidad  se  oxida  o  se   reduce  como  consecuencia  de   añadir   un   oxidante   o   reductor,   la   concentración   de  este  ion  disminuirá.  

l  En  consecuencia,  el  equilibrio  del  electrolito  insoluble  se  desplazará   hacia   al   derecha,   disolviéndose   en   mayor  can8dad.  

l  Ejemplo:  El  CuS  se  disuelve   fácilmente  en  ácido  nítrico,  ya  que  éste  es  oxidante  y  oxida  el  S2-­‐  a  S0.      

     3CuS  +  2NO3-­‐  +  8H+                                3S0  +  3Cu2+  +  2NO  +  4H2O