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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


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


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


334 11029,14 MMK ps

121061,8 psK

Kps y Solubilidad


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


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


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





inicial 0,050 M

a partir del PbI2 s 2s

acIacNqacNaI

Mcc NaII 050,0






inicial 0,050 M

a partir del PbI2 s 2s

equilibrio s (0,050 + 2s) M

acIacNqacNaI

Mcc NaII 050,0



3022 cccK IPbps

30222

2050,0 csMsK PbIPbIps

Dado que 01,0

,

iI

ps

c

K

MsM PbI 050,02050,0 2



302050,02

cMsK PbIps

2

39

2

30

050,0

1101,7

050,02 M

M

M

cKs

ps

PbI

MsPbI6108,2

2


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


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


acNOacAgacAgNO 33

mL

mLM

V

Vccc

fdis

idisiAgNO

AgNOAg 110

100050,0

,

,,3

3

McAg

045,0

20 cccQ ClAgps

acClacAgsAgCl

Qps y Kps


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


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


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


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


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


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.


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


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


MM

Mc

SrCOCO

9201

,104,21

045,0

101,1

323

32233

23 ,, COAgCOSrCOCO

cc

El SrCO3 precipitar antes que el Ag2CO3.


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


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


acNHZnacNHacZn 2433

2 4

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

inicial 0,042 M 0,83 M -


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


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


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


8404

101,4

32

2

43

ccc

cK

NHZn

NHZn

f


acNHZnacNHacZn 2433

2 4

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


+ x M + 4x M x M


8404

101,4

32

2

43

ccc

cK

NHZn

NHZn

f


acNHZnacNHacZn 2433

2 4

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


+ x M + 4x M x M

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


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


40

466,0

42,0c

Kx

f

McxZn

9104,52

MM

M

Mx 9

4

48104,51

66,0101,4

42,0


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


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.


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



NH3 [Ni(NH3)6]

2+ OH

inicial 0,050 M - -



NH3 [Ni(NH3)6]

2+ OH

inicial 0,050 M - -

6s M + s M + 2s M



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


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


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