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CONSTANTE DE PRODUCTO DE SOLUBILIDAD (CONSTANTE DE PRODUCTO DE SOLUBILIDAD (KpsKps))
KpsKps: Constante de equilibrio para el equilibrio: Constante de equilibrio para el equilibrio que seque se
establece entre un soluto sestablece entre un soluto sóólido y sus iones en una disolucilido y sus iones en una disolucióónn
saturada.saturada.
a) CaF2 (s) Ca2+ (ac) + 2 F- (ac)
KKpsps = [Ca= [Ca2+2+
][F][F--
]]22
= 4,0 x 10= 4,0 x 10--1111
b) Ca3(PO4)2 (s) 3 Ca2+ (ac) + 2 PO4
3- (ac)
KKpsps = [Ca= [Ca2+2+]]33[PO[PO44
33--]]22 = 1,2 x 10= 1,2 x 10--2626
Ejemplos: Escribir la ecuación para el equilibrio de solubilidad
y la expresión de Kps para: a) CaF2, b) Ca3(PO4)2
PbCrO4(s) Pb2+(ac) + CrO4
2-(ac)
KcKc== [Pb[Pb2+2+
][][CrOCrO44
22--
] = 2,0 x 10] = 2,0 x 10--1414
== KKpsps
Recordar: los sólidos puros no intervienen en la expresión de
Kc, por ser su concentración constante.
PRODUCTO DE SOLUBILIDAD vs SOLUBILIDAD
KKpsps y solubilidady solubilidad
Constante del producto de
solubilidad (adimensional).
Sólo varía con T
Concentración de una
solución saturada (g/ml, M)
Es afectada por diversos
factores (además de T)
Están relacionadas, se puede obtener una a partir de la
otra:
S S(molar) [ ]eq KpsS S(molar) [ ]eq Kps
Recordar: Concentración molar del compuesto
en una solución saturada.
CÁLCULO DE KPS A PARTIR DE DATOS DE SOLUBILIDAD
La solubilidad del oxalato de calcio (CaC2O4) a cierta
temperatura es 6,1x10-3 g/l de solución. ¿Cuál es su Kps a esa
temperatura? (PM: 128 g/mol)
CaC2O4(s) Ca2+(ac) + C2O4
2-(ac)
l/g10x1,6S 3−
=
OCaCmol/l4,76x10
g128
mol1
xl/g10x1,6S 42
5-3
M == −
Dato: l/mol
)mol/g(PM
)l/g(S
SM ==→
Kps ?
KKpsps = [Ca= [Ca2+2+][C][C22OO44
22--]]
S S(molar) [ ]eq KpsS S(molar) [ ]eq Kps
Esquema de conversión
CaC2O4(s) Ca2+(ac) + C2O4
2-(ac)
X X
X = S(molar) = SM = 4,76x10-5 mol/l[Ca2+] = [C2O4
2-] = X
M10x76,4
l1
OCaCmol10x76,4
.
OCaCmol1
Camol1
]Ca[ 542
5
42
2
2 −
−+
+
==
M10x76,4
l1
OCaCmol10x76,4
.
OCaCmol1
OCmol1
]OC[ 542
5
42
-2
42-2
42
−
−
==
De la estequiometría
KKpsps = [Ca= [Ca2+2+][C][C22OO44
22--] =] = X.XX.X = X= X22 = S= SMM
22
KKpsps = (4,76x10= (4,76x10--55))22 = 2,27 x 10= 2,27 x 10--99
EQUILIBRIO DE SOLUBILIDAD
El Kps del CaF2 a 25ºC es 4x10-11.¿Cual es su solubilidad
en g/litros de solución a esa temperatura?
X 2X
Se disuelven X moles de CaF2 => SM(molar) = X
Kps = [Ca2+].[F-]2
Kps = X . (2X)2 = 4X3
SM = 2,15 x 10-4 mol/l PM = 78 g/mol
S = 1,68 x 10S = 1,68 x 10--22 g/lg/l
S = 2,15 x 10-4 mol/l x 78 g/mol
CaF2(s) Ca2+(ac) + 2F-(ac)
CALCULO DE SOLUBILIDAD A PARTIR DEL VALOR DEL KPS
Kps = 4SM
3 = 4x10-11
EQUILIBRIO DE SOLUBILIDAD
1,68 x 10-22,15 x 10-44,0 x 10-11CaF2
6,1 x 10-34,76 x 10-52,27 x 10-9CaC2O4
S (g/l)SM (mol/l)KpsSal
Importante!
Menor valor de Kps no siempre implica menor S.
CaC2O4: SM = (Kps)1/2 ; CaF2: SM = (Kps/4)1/3
PRODUCTO DE SOLUBILIDAD vs SOLUBILIDAD
Por ejemplo, comparar: AgCl (Kps = 1,8.10-10), AgBr( Kps =
3,3,10-13) y AgI ( Kps = 1,5,10-16).
S (AgCl) > S(AgBr) > S( AgI) ; En todas: S = (Kps)1/2
Solo pueden compararse en forma directa las sales
con igual estequiometría ⇒ sus SM están relacionadas
de la misma forma que sus valores de Kps.](https://image.slidesharecdn.com/equilibriosdesolubilidadnaturales-130418094540-phpapp01/85/Equilibrios-de-solubilidad_naturales-2-320.jpg)
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Equilibrio de solubilidad
QQpsps << KKpsps QQpsps == KKpsps QQpsps >> KKpsps
EquilibrioEquilibrio
AgCl (s) Ag+ (ac) + Cl- (ac)
Si el sistema no está en equilibrio
QQpsps = [= [AgAg++]]00.[.[ClCl--]]00 ;; QQpsps≠≠ KKpsps
Consideremos el siguiente equilibrio de solubilidad:
KKpsps = [= [AgAg++].[].[ClCl--] = 1,6.10] = 1,6.10--1010
PREDICCIÓN DE PRECIPITACIÓN
¿Cómo determinar si se formará un precipitado?
Se mezclan dos disoluciones que contienen dos iones que
pueden formar una sal insoluble (AB).
AB(s) A+ (ac) + B- (ac) Kps =[A+].[B-]
Comparar: Qps con Kps
Q = KPS → Equilibrio: Solución saturada.
Q > KPS → Solución sobresaturada, el exceso precipita
(se desplaza hacia la izquierda).
Q < KPS → Solución no saturada, la precipitación no
puede ocurrir.
FACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDADFACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDAD
11-- TemperaturaTemperatura
Afecta a Kps, dado que es una constante de equilibrio.
Si ∆Hºdis > 0 (endotérmica): T↑ Kps ↑ S ↑
Si ∆Hºdis < 0 (exotérmica) T↑ Kps ↓ S ↓
AB (s) A- (ac) + B+ (ac) ∆Hºdis = ?
Para la reacción de disolución:
En la mayoría de los casos, S aumenta con un aumento de
temperatura.
EQUILIBRIO DE SOLUBILIDAD
22-- Efecto del iEfecto del ióón comn comúúnn
PbI2 (s) Pb2+ (ac) + 2 I- (ac)
Al agregar una sal que
contiene un ión en común:
KI (s) K+ (aq) + I- (ac)
Ión común
FACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDADFACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDAD
Pb2+
I-
Kps = [Pb2+].[I-]2 = S. (2S)2 = 4S3
S (PbI2 en agua) = 1,2x101,2x10--33 MM
El equilibrio se desplaza ←, disminuye la
solubilidad de la sal.
Kps = 7,1x10-9
S(PbI2 en una disolución 0,1 M de KI) = ???
PbI2 (s) Pb2+ (aq) + 2 I- (aq)
S 2S + 0,1
Kps = S.(2S + 0,1)2 como S <<< 0,1
Kps ≈ S.(0,1)2 M10x1,7
)1,0(
10x1,7
S 7
2
9
−
−
==
La solubilidad de una sal
poco soluble disminuyedisminuye en
presencia de una sal soluble
que proporcione un ión
común.
Conclusión:
PbI2 en agua
PbI2 + KI
EQUILIBRIO DE SOLUBILIDAD
33-- pHpH
Este efecto ocurre en todas las sales cuyo anión presente
carácter básico (OH-, base conjugada de un ácido débil).
Mg(OH)2 (s) Mg2+ (ac) + 2 OH- (ac)
Si PH ↓ (agregado de H+)
FACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDADFACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDAD
2OH- + 2H+ → 2H2O
Consecuencia:
La reacción se desplaza →∴ aumenta la solubilidad de la sal.
Reacción de neutralización:](https://image.slidesharecdn.com/equilibriosdesolubilidadnaturales-130418094540-phpapp01/85/Equilibrios-de-solubilidad_naturales-3-320.jpg)
Equilibrios de solubilidad_naturales
- 1. 1 EQUILIBRIOS DE SOLUBILIDAD CCáátedra de Introduccitedra de Introduccióón a la Qun a la Quíímicamica –– Ciencias Naturales (UNLP)Ciencias Naturales (UNLP) BibliografBibliografíía:a: ““QuimicaQuimica GeneralGeneral““-- R.R. PetruciPetruci,, W.SW.S.. HarwoodHarwood yy F.HerringF.Herring.. ““Principios de QuPrincipios de Quíímicamica””-- P.P. AtkinsAtkins y L.y L. JonesJones.. ““QuQuíímica la Ciencia Centralmica la Ciencia Central””-- T.BrownT.Brown,, H.LemayH.Lemay y B.y B. BurstenBursten.. ""QuimicaQuimica" R. Chang." R. Chang. Máxima cantidad de soluto que puede disolverse en una cantidad fija de disolvente, a determinada temperatura Cantidad de soluto necesaria para formar una disolución saturada en una cantidad dada de disolvente, a determinada temperatura. Solubilidad (S) gramos soluto / 100 ml disolvente gramos soluto / l disolución moles soluto / l disolución (S molar) SolubilidadSolubilidad de un soluto en un disolvente: EQUILIBRIOS DE SOLUBILIDAD Ejemplo NaCl en agua a 0ºC S = 35,7 g/100 ml agua < S → solución insaturada = S → solución saturada > S → solución sobresaturada concentraciconcentracióónn 40 g de NaCl /100 ml de agua SaturadaSaturadaInsaturadaInsaturada 30 g de NaCl /100 ml de agua 4,34,3 grgr nono disueltosdisueltos 35,735,7 grgr disueltosdisueltos EQUILIBRIOS DE SOLUBILIDAD EQUILIBRIOS DE SOLUBILIDAD AnAnáálisis de la solubilidadlisis de la solubilidad 11-- Aspecto cualitativo:Aspecto cualitativo: ¿Qué tipo de solutos son más o menos solubles en un determinado solvente? 22-- Aspecto cuantitativo:Aspecto cuantitativo: ¿Qué cantidad de compuesto se solubiliza? ¿Qué factores afectan la solubilidad del mismo? Sólidos iónicos • Solubles (S > 2×10-2 M) • Ligeramente solubles (10-5 M < S < 2×10-2 M) • Insolubles (S < 10-5 M) CasoCaso general: soluciones acuosas: soluciones acuosas solucisolucióón diluidan diluida ≠≠ solucisolucióón insaturadan insaturada Equilibrio vdisolución = vprecipitación Al agregar un soluto al solvente: EQUILIBRIO DE SOLUBILIDAD Equilibrio heterogéneo: entre 2 fases (sólido y solución saturada) AgCl (s) Ag+ (ac) + Cl- (ac) Equilibrio que se establece entre un compuesto iónico poco soluble y sus iones en disolución. EQUILIBRIO DE SOLUBILIDAD Precipitado:Precipitado: Sólido insoluble que se forma por una reacción en disolución. EQUILIBRIOS DE SOLUBILIDAD Al mezclar dos sales solubles que forman un precipitado PbCrO4(s) Pb2+(ac) + CrO4 2-(ac) Solubilización Precipitación PbCl2 + K2CrO4 PbCrO4 + 2 Cl- + 2K+ Reacciones de precipitaciReacciones de precipitacióón:n: Aquéllas que dan como resultado la formación de un producto insoluble.
- 2. 2 CONSTANTE DE PRODUCTO DE SOLUBILIDAD (CONSTANTE DE PRODUCTO DE SOLUBILIDAD (KpsKps)) KpsKps: Constante de equilibrio para el equilibrio: Constante de equilibrio para el equilibrio que seque se establece entre un soluto sestablece entre un soluto sóólido y sus iones en una disolucilido y sus iones en una disolucióónn saturada.saturada. a) CaF2 (s) Ca2+ (ac) + 2 F- (ac) KKpsps = [Ca= [Ca2+2+ ][F][F-- ]]22 = 4,0 x 10= 4,0 x 10--1111 b) Ca3(PO4)2 (s) 3 Ca2+ (ac) + 2 PO4 3- (ac) KKpsps = [Ca= [Ca2+2+]]33[PO[PO44 33--]]22 = 1,2 x 10= 1,2 x 10--2626 Ejemplos: Escribir la ecuación para el equilibrio de solubilidad y la expresión de Kps para: a) CaF2, b) Ca3(PO4)2 PbCrO4(s) Pb2+(ac) + CrO4 2-(ac) KcKc== [Pb[Pb2+2+ ][][CrOCrO44 22-- ] = 2,0 x 10] = 2,0 x 10--1414 == KKpsps Recordar: los sólidos puros no intervienen en la expresión de Kc, por ser su concentración constante. PRODUCTO DE SOLUBILIDAD vs SOLUBILIDAD KKpsps y solubilidady solubilidad Constante del producto de solubilidad (adimensional). Sólo varía con T Concentración de una solución saturada (g/ml, M) Es afectada por diversos factores (además de T) Están relacionadas, se puede obtener una a partir de la otra: S S(molar) [ ]eq KpsS S(molar) [ ]eq Kps Recordar: Concentración molar del compuesto en una solución saturada. CÁLCULO DE KPS A PARTIR DE DATOS DE SOLUBILIDAD La solubilidad del oxalato de calcio (CaC2O4) a cierta temperatura es 6,1x10-3 g/l de solución. ¿Cuál es su Kps a esa temperatura? (PM: 128 g/mol) CaC2O4(s) Ca2+(ac) + C2O4 2-(ac) l/g10x1,6S 3− = OCaCmol/l4,76x10 g128 mol1 xl/g10x1,6S 42 5-3 M == − Dato: l/mol )mol/g(PM )l/g(S SM ==→ Kps ? KKpsps = [Ca= [Ca2+2+][C][C22OO44 22--]] S S(molar) [ ]eq KpsS S(molar) [ ]eq Kps Esquema de conversión CaC2O4(s) Ca2+(ac) + C2O4 2-(ac) X X X = S(molar) = SM = 4,76x10-5 mol/l[Ca2+] = [C2O4 2-] = X M10x76,4 l1 OCaCmol10x76,4 . OCaCmol1 Camol1 ]Ca[ 542 5 42 2 2 − −+ + == M10x76,4 l1 OCaCmol10x76,4 . OCaCmol1 OCmol1 ]OC[ 542 5 42 -2 42-2 42 − − == De la estequiometría KKpsps = [Ca= [Ca2+2+][C][C22OO44 22--] =] = X.XX.X = X= X22 = S= SMM 22 KKpsps = (4,76x10= (4,76x10--55))22 = 2,27 x 10= 2,27 x 10--99 EQUILIBRIO DE SOLUBILIDAD El Kps del CaF2 a 25ºC es 4x10-11.¿Cual es su solubilidad en g/litros de solución a esa temperatura? X 2X Se disuelven X moles de CaF2 => SM(molar) = X Kps = [Ca2+].[F-]2 Kps = X . (2X)2 = 4X3 SM = 2,15 x 10-4 mol/l PM = 78 g/mol S = 1,68 x 10S = 1,68 x 10--22 g/lg/l S = 2,15 x 10-4 mol/l x 78 g/mol CaF2(s) Ca2+(ac) + 2F-(ac) CALCULO DE SOLUBILIDAD A PARTIR DEL VALOR DEL KPS Kps = 4SM 3 = 4x10-11 EQUILIBRIO DE SOLUBILIDAD 1,68 x 10-22,15 x 10-44,0 x 10-11CaF2 6,1 x 10-34,76 x 10-52,27 x 10-9CaC2O4 S (g/l)SM (mol/l)KpsSal Importante! Menor valor de Kps no siempre implica menor S. CaC2O4: SM = (Kps)1/2 ; CaF2: SM = (Kps/4)1/3 PRODUCTO DE SOLUBILIDAD vs SOLUBILIDAD Por ejemplo, comparar: AgCl (Kps = 1,8.10-10), AgBr( Kps = 3,3,10-13) y AgI ( Kps = 1,5,10-16). S (AgCl) > S(AgBr) > S( AgI) ; En todas: S = (Kps)1/2 Solo pueden compararse en forma directa las sales con igual estequiometría ⇒ sus SM están relacionadas de la misma forma que sus valores de Kps.
- 3. 3 Equilibrio de solubilidad QQpsps << KKpsps QQpsps == KKpsps QQpsps >> KKpsps EquilibrioEquilibrio AgCl (s) Ag+ (ac) + Cl- (ac) Si el sistema no está en equilibrio QQpsps = [= [AgAg++]]00.[.[ClCl--]]00 ;; QQpsps≠≠ KKpsps Consideremos el siguiente equilibrio de solubilidad: KKpsps = [= [AgAg++].[].[ClCl--] = 1,6.10] = 1,6.10--1010 PREDICCIÓN DE PRECIPITACIÓN ¿Cómo determinar si se formará un precipitado? Se mezclan dos disoluciones que contienen dos iones que pueden formar una sal insoluble (AB). AB(s) A+ (ac) + B- (ac) Kps =[A+].[B-] Comparar: Qps con Kps Q = KPS → Equilibrio: Solución saturada. Q > KPS → Solución sobresaturada, el exceso precipita (se desplaza hacia la izquierda). Q < KPS → Solución no saturada, la precipitación no puede ocurrir. FACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDADFACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDAD 11-- TemperaturaTemperatura Afecta a Kps, dado que es una constante de equilibrio. Si ∆Hºdis > 0 (endotérmica): T↑ Kps ↑ S ↑ Si ∆Hºdis < 0 (exotérmica) T↑ Kps ↓ S ↓ AB (s) A- (ac) + B+ (ac) ∆Hºdis = ? Para la reacción de disolución: En la mayoría de los casos, S aumenta con un aumento de temperatura. EQUILIBRIO DE SOLUBILIDAD 22-- Efecto del iEfecto del ióón comn comúúnn PbI2 (s) Pb2+ (ac) + 2 I- (ac) Al agregar una sal que contiene un ión en común: KI (s) K+ (aq) + I- (ac) Ión común FACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDADFACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDAD Pb2+ I- Kps = [Pb2+].[I-]2 = S. (2S)2 = 4S3 S (PbI2 en agua) = 1,2x101,2x10--33 MM El equilibrio se desplaza ←, disminuye la solubilidad de la sal. Kps = 7,1x10-9 S(PbI2 en una disolución 0,1 M de KI) = ??? PbI2 (s) Pb2+ (aq) + 2 I- (aq) S 2S + 0,1 Kps = S.(2S + 0,1)2 como S <<< 0,1 Kps ≈ S.(0,1)2 M10x1,7 )1,0( 10x1,7 S 7 2 9 − − == La solubilidad de una sal poco soluble disminuyedisminuye en presencia de una sal soluble que proporcione un ión común. Conclusión: PbI2 en agua PbI2 + KI EQUILIBRIO DE SOLUBILIDAD 33-- pHpH Este efecto ocurre en todas las sales cuyo anión presente carácter básico (OH-, base conjugada de un ácido débil). Mg(OH)2 (s) Mg2+ (ac) + 2 OH- (ac) Si PH ↓ (agregado de H+) FACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDADFACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDAD 2OH- + 2H+ → 2H2O Consecuencia: La reacción se desplaza →∴ aumenta la solubilidad de la sal. Reacción de neutralización:
- 4. 4 EQUILIBRIO DE SOLUBILIDAD Conclusión: La solubilidad de las sales que contienen aniones básicos aumentaaumenta con la disminución del pH. F- (ac) + H+ (ac) HF (ac) CaF2 (s) Ca2+ (ac) + 2 F- (ac) ¿La disminución del pH, aumentará la solubilidad del AgCl? SM(CaF2)x103(mol/l) pH Si PH ↓ (agregado de H+) EQUILIBRIO DE SOLUBILIDAD Si se añade F- se forma fluoroapatita: Ca10(PO4)6F2 (s) Lluvia ácida: disuelve CaCO3 de monumentos Ejemplos:Ejemplos: Disolución del esmalte dental, formación de caries. Ca10(PO4)6(OH)2(s) 10 Ca2+(aq) + 6 PO4 3-(aq) + 2 OH-(aq) hidroxiapatita Si aumenta la acidez, aumenta la solubilidad del esmalte H+ Ca10(PO4)6F2(s) 10 Ca2+(aq) + 6 PO4 3-(aq) + 2 F-(aq) Ka HF ≈ 10-4, Kw = 10-14 El F- es una base mucho más débil que el OH- CO3 2- + H+ HCO3 - CaCO3 (s) Ca2+ + CO3 2- 44-- FormaciFormacióón de iones complejosn de iones complejos.. Recordar: La unión de un ión metálico (ácido de Lewis) con una (o más) bases de Lewis se conoce como ión complejo. Ión complejo La adición de NH3 tiene un efecto espectacular sobre el aumento de la solubilidad del AgCl. Ag+ (ac) + 2 NH3 (ac) Ag(NH3)2 + (ac) Kf AgCl (s) Ag+ (ac) + Cl- (ac) Kps AgCl (s) + 2 NH3 (ac) Ag(NH3)2 + (ac) + 2 Cl- (ac) Keq = Kf.Kps Kf >> 1 → Keq >> Kps → S ↑ FACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDADFACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDAD + NH3 Precipitado AgCl (s) Disolución saturada: Ag+(ac) y Cl- (ac) Disolución Ag(NH3)2 + (ac) y Cl- (ac) SSMM(AgCl(AgCl) en agua:) en agua: 1,3x101,3x10--55 MM SSMM(AgCl(AgCl) en) en NHNH33(0,1M): 4,6x10(0,1M): 4,6x10--33 MM