SEMANA 04-2016-A Marcha sistemática analítica aplicada a una mezcla de cationes de los grupos I, II y III. Ley de acción de masas aplicado a las reacciones analíticas. Equilibrio en sistemas heterogéneos. Producto de solubilidad. Aplicaciones analíticas de la constante del producto de solubilidad (Kps).
Sol olu u bi bil l i dad de sól i dos n l íqu quii dos Solubilidad de esólidos en líquidos
La solubilidad de un soluto en un solvente se puede predecir conociendo las fuerzas intermoleculares en el soluto y en el solvente Moléculas polares se disuelven en solventes polares
Sol olu u bi bil l i dad de sól i dos n l íqu quii dos Solubilidad de esólidos en líquidos
La solubilidad de un soluto en un solvente se puede predecir conociendo las fuerzas intermoleculares en el soluto y en el solvente Moléculas polares se disuelven en solventes polares
Solución s aturada at urada
Solubilidad :
la concentración de la solución saturada, la cantidad máxima de soluto que qu e se disolverá en una cantidad definida de solvente, a una temperatura determinada Existe un equilibrio dinámico Soluto (puro)
v1 v2
Soluto (disuelto)
Solución saturada
Solubilidad Concentración de la solución saturada g/L
g/100 mL
Solubilidad molar Mol/L
g/mL
La solub ilidad d e un so luto en u n s olvente es la co nc entración d e su so luc ión s aturada a P y T dadas . •L a
so lub ilid ad au m en ta co n la T, s i la d is o lu c ión es en d o té rm ic a. •La
so lub ilidad d ism inu ye co n la T, s i la d is o lu c ión es ex o té rm ic a.
Eq u il ib rio q u ím ic o h eter o g é n eo Equilibrio de solubilidad: Equilibrio entre un so luto dis uelto y la fase sólida n o dis u elta (so luc ión satur ad a). Un a solución saturada representa un eq u ilib rio d in ám ic o . Se puede definir una constante de equ ilibrio p ara el pro ceso d e dis olu ción de electrolitos po co so lubles.
Reacción de precipitación Se caracteriza por la formación de un producto insoluble o precipitado.
Precipitado Sólido insoluble que se separa de la solución.
¿Porqué se forma un precipitado? • Porque algunos sólidos son poco solubles (Se disuelven poco en agua:Solubilidad menor a 10-5 moles por litro).
• Su comportamiento será entonces muy
diferente a los Electrolitos Fuertes (disociacion al 100 %). • Sin embargo, nosotros podemos manipular la solubilidad. ¿cómo ? • Manejando la concentración de un soluto: Ejemplo, cuando sobresaturamos una solución, el exceso de soluto precipitará y se irá al fondo del recipiente, formando un precipitado
Eq u il ib rio h etero g é n eo s •
Participan sustancias que están en fases distintas
CaCO3 (s) BaSO4 (s)
CaO (s) + CO2 (g) Ba 2+ + SO4 2-
Veamos un ejemplo: Caso del AgCl AgCl (s) x
Ag+ + Clx
x
• ¿Que pasa en el equilibrio?
Kps = (Ag+) (Cl-) = x2 • ¿..y que indicará la Kps? Kps = 1.6 x 10-10 • ¿Como calculamos la solubilidad, s?……a
partir de la Constante de equilibrio x = (Kps)1/2 = 1.3 x 10-5 M
A partir de la poca ionización de los sólidos, podemos entonces obtener la K ps • AgBr (s) • CaF2 (s) • Fe(OH)3 (s)
Ag+ + Br-
Kps = (Ag+)(Br-)
Ca++ + 2F-
Kps = (Ca++)(F-)2
Fe+3 + 3OHKps = (Fe+3)(OH-)3
Cons tante del pro du cto de so lubilidad (Kps)
AgCl (s)
Cl- (ac) + Ag+ (ac)
Kps = aAg+. aClaAg+ =[Ag+] f Ag+ aCl- =[Cl-] f Cl•Las •K
concentraciones se expresan en M.
está definida para una temperatura dada.
•Solo
depende de las actividades de las especies
iónicas en solución.
Cons tante del pro du cto de so lubilidad (Kps)
AgCl (s)
Cl- (ac) + Ag+ (ac)
Kps = aAg+. aClaAg+ =[Ag+] f Ag+ aCl- =[Cl-] f Cl•
f Ag+
= coeficiente de actividad del ion plata
• f Cl- = coeficiente • aAg+ = actividad • aCl- =
de actividad del ion cloruro.
del ion plata.
actividad del ion cloruro
Para equilibrios heterogéneos no se tiene en cuenta la concentracion de sólidos y liquidos puros.
BaSO4 (s) aBa2+. aSO4=Kc = constante
Ba 2+ + SO4 2-
Kc x constante = aBa2+. aSO4=
Kps
Soluciones de electrolitos po co so lubles Formación de precipitado NaCl (ac)
AgNO3 (ac)
Equilibrio de precipitación
Pb(NO3)2 + 2 KI PbI
PbI2 + 2 KNO3 Pb 2+ + 2 I -
CdS
PbS
Ni(OH)2
Al(OH)3
Pb2+ + 2 I-
PbI2
Prod uc to iónico (PI)
Ag2CrO4(s)
CrO42- (ac) + 2 Ag+ (ac) PI = [CrO42- . [Ag+
•Las •Es
2
concentraciones se expresan en M.
análogo al cociente de reacción (Q).
Pred icc ión de la form ación d e precip itado
PI < K p s No se form a precipitado
PI = K p s Soluc ión saturada PI > K p s Se form a precip itado
Cálc u lo d e la so lub ilidad
A p artir d el K p s s e puede calcular la s o lub ilid ad d e la s al m u y p o c o s o l u b le en la s o lu c ión s atu rad a y v ic ev ersa .
Fac to res q u e afec tan la solubilidad Presencia de otros solutos : a. Efecto del ión común b. Efecto salino •
• • •
Temperatura pH de la solución Presencia de agentes formadores de complejos
Efec to d e io n c o m ún En una reac c ión q u ím ic a en equilibrio, la adición de un compuesto que al disociarse produce un ión común con las esp ec ies q u ím ic as en eq u ilib ri o , origina un desplazamiento del equ ilibrio d eno m inado efecto del ion común.
Efecto ion c o m ún
A medida que aumenta la concentración del ión común, disminuye la solubilidad
Efec to io n c o m ún Al disolver dos sales:
AgCl (s) AgNO3 (s)
Cl- (ac) + Ag+ (ac) NO3- (ac) + Ag+ (ac)
El catión p lata es el ion c o m ún . Prod uc e un a dism inuc ión d e la solubilidad..
Variación de la so lub ilidad d el su lfato de bario p or efecto ion co m ún Molaridad de Solubilidad nitrato de bario (M) sulfato de bario (M) 0
1 10-5
1 10-3
1 10-7
1 10-2
1,14 10-8
4 10-2
2,75 10-9
¿Puede la solubilidad del AgI ser la misma o diferente cuando lo ponemos en una solution de NaI? ¿Si es diferente, a que se debe? Para entender esto,escribamos la reacción y consideremos el Principio de Le Chatelier’s Sistema Inicial AgI (s) Ag+ + I Adición de Ioduro NaI (s) Na + ISistema total AgI Ag+ + 2 I- + Na+ . Como observamos se duplicó la concentración de iones Ioduro Ello de acuerdo al Principio de Lechatelier´s, alterará el Equlibrio Inicial
La adición de NaI ocasiona que la reacción se desplace hacia la izquierda. ¡Por lo tanto la solubilidad disminuye y se forma más AgI! Esto se debe al efecto del ion común.
Efec to s alin o •Se
orig ina al agregar un a sal m uy so luble qu e no tiene iones c om un es al sistem a en estud io •Prod uce un aum ento de l a so lubilidad •Se
deb e a in terac c io n es elec tr o s tátic as
Efecto del pH Mg(OH)2
Aumenta la solubilidad con el aumento de la acidez
PROBLEMAS DE EQUILIBRIO HETEROGÉNEO
PROBLEMA 01 :
Una disolución saturada de fosfato de plata a una determinada Tº contiene 14,4 ppm de ion fosfato. Calcula el producto de solubilidad de dicha sal.
PROBLEMA 02 :
Para preparar 0,5 L de disolución saturada de bromato de plata a 25ºC se usaron 2.625 g de esta sal. Hallar el Kps del bromato de plata
Prob lem a 3
A temperatura ambiente la solubilidad del cromato de estroncio es de 0.514 gramos por cada 0.4 L. ¿ calcular el Kps de la sal?
Prob lem a 04
Calcular la solubilidad del Al(OH)3 sabiendo que la constante del producto de solubilidad -27 a 25 °C es de 1x10
Prob lem a 05
Calcular la solubilidad del Pb(SCN)2 sabiendo que la constante del producto de solubilidad -5 a 25 °C es de 1,99x10
Prob lem a 06
Calcular la solubilidad del PbF2 en: a) agua b) en Pb(NO3)2 0,3M c) en KNO3 0.3M. Se sabe que la constante de solubilidad del fluoruro a 25 °C es de 4,0x10-8
EQUILIBRIO HETEROGENEO
PROBLEMAS: CONSTANTE DEL PRODUCTO DE SOLUBILIDAD
Calculo de Kps a partir de la solubilidad:
250 ML de solución saturada a 25°C con oxalato de calcio, CaC2O4, se evapora a sequedad, dando 1.525-3 g de residuo de CaC2O4. Calcule la constante del producto de solubilidad para esta sal a 25°C.
El arsenato de plomo, Pb3(AsO4)2, se utiliza como insecticida. Es sólo ligeramente soluble en agua. Si la solubilidad es 3*10-5 g/L ¿Cuál es la Kps?
continuación
A temperatura ambiente la solubilidad del cromato de estroncio es de 1.285 ppm ¿ calcular la Kps de la sal?
Cálculo de la solubilidad a partir del Kps.
Calcular la solubilidad del sulfato de plata en g/l sabiendo que su Kps a 25 °C es 1.58x10 -5
Cálculo de la solubilidad a partir del Kps.
Calcule la solubilidad (en gramos por litro) en agua del mineral fluorita, CaF2 a partir de la constante del producto de solubilidad (3,4*10 -11). La anhidrita es un mineral de sulfato de calcio depositado cuando el agua de mar se evapora ¿cual es la solubilidad del sulfato de calcio en g/L. (Kps=2,4*10 -5)
SOLUBILIDAD Y EFECTO DE ION COMUN
¿Cual es la solubilidad molar de oxalato en una solución de cloruro de calcio 0,15M. (Kps para el oxalato de calcio es 2,3*10 -9) CaC2O4 (s)
Ca2+(ac) + C2O42-(ac)
SOLUBILIDAD Y EFECTO DE ION COMUN
Calcule la solubilidad molar del fluoruro de bario, BaF2 en agua a 25°C. La Kps es 1,0*10 -6. Cuál es la solubilidad molar del fluoruro de bario en fluoruro de sodio 0,15M a 25°C.
CÁLCULOS DE PRECIPITACIÓN
La concentración del ión Calcio en el plasma sanguineo es 0,0025M. Si la concentración de ión oxalato es 1*10-7M. ¿se puede esperar que precipite el oxalato de calcio? Kps del oxalato de calcio es 2,3*10 -9.
CÁLCULOS DE PRECIPITACIÓN
Una solución 0,00016M de nitrato de plomo(II), fue vertida en 456mL de sulfato de sodio 0,00023M. ¿precipitará el sulfato de plomo(II), que se espera que se forme, si se agregaron 255mL de la solución de nitrato de plomo? Kps = 1,7*10 -8.
