Determinar la solubilidad y el producto de solubilidad. Apreciar experimentalmente el significado de la constante de equilibrio.
•
Observar los efectos en el valor de las constantes al cambiar la composición de las sustancias.
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Conocer el efecto del ion común.
INTRODUCCION Equilibrios de solubilidad En los temas anteriores has visto casi exclusivamente sistemas gaseosos en equilibrio en los que todas las sustancias se encontraban en estado gaseoso a la temperatura de traba!o como era el caso de la s"ntesis del amoniaco. En la unidad siguiente ver#s las reacciones entre #cidos y bases con todas las sustancias en disolución acuosa. $i todos los reactivos y productos est#n en el mismo estado f"sico el equilibrio es homogéneo pero si uno o m#s reactivos o productos est#n en una fase diferente el equilibrio es heterogéneo. $on e!emplos de este último tipo los equilibrios entre sustancias sólidas y gaseosas% C &s' ( O ) &g' * CO ) &g' o entre una disolución saturada y su precipitado% +a$O, &s' * +a)( &aq' ( $O,)- &aq' ste es el caso que vas a ver en este tema en el que anali/ar#s la solubilidad de compuestos iónicos poco solubles por un lado y la formación de precipitados de compuestos iónicos poco solubles por otro.
En la imagen puedes ver precipitados de colores caracter"sticos en tubos de ensayo% blancos grises a/ules negros o ro!i/os. Estos colores permiten identificar los iones que hab"a en disolución0 por e!emplo el precipitado a/ulado del tubo , ser# muy probablemente hidróxido de cobre &11' que tiene ese color.
2os equilibrios de solubilidad tienen gran importancia en 3u"mica. 4ermiten resolver problemas como la recuperación de sustancias muy caras que est#n en disolución como el ion Ag ( o la detección y eliminación de las disoluciones de iones tóxicos para los organismos vivos. Otros procesos relacionados con equilibrios de solubilidad son la formación de cavernas de piedra cali/a el ablandamiento del agua dura la formación de c#lculos renales o las caries dentales como ver#s en este tema. 4roducto iónico y solubilidad De forma similar a como viste en los gases se define el producto iónico Q como el producto de las concentraciones de los iones presentes en una disolución dada elevadas a sus correspondientes coeficientes estequiom5tricos. Esta expresión del producto iónico 3 es igual a la de la constante de solubilidad 6s pero con las concentraciones que hay en un instante concreto no necesariamente en el estado equilibrio. 4or tanto comparando los valores de 3 y 6s podr#s predecir el comportamiento de la disolución% si est# en equilibrio si se puede disolver m#s sustancia etc.
3 7 6s 3 8 6s 3 9 6s
2a disolución no est# saturada y puede disolverse m#s sólido% es la condición necesaria para que una sal se disuelva. 2a disolución est# saturada% el sistema est# en equilibrio y no se puede disolver m#s sal. 2a disolución est# sobresaturada y el exceso de sal disuelta formar# sólido hasta que 3 8 6s. Es la condición necesaria para que una sustancia precipite.
E5PERIENCIAS &6 E5PERIMENTO 7"o#di"io#e* para $a pre"ipita"i2#8 a# materiales a usar
a' , tubos de ensayo b' )ml de +aCl) )ml de :a)$O, d' )ml de :a:O; e' )ml de :aCl f' 4ipeta con pro pipeta
b# procedimie$to e%perime$tal & obser'acio$es
i.
+a$O,&s' ( ):aCl Obs% En esta reacción se observó que se formó un precipitado donde dicho precipitado fue de un tono blanco lechoso.
ii.
?epetir el experimento con )ml de solución saturada de :a:O ; y :aCl y observar que sucede. $ea nuestra reacción% :a:O; ( :aCl > :aCl ( :a:O ; Obs% En esta reacción se observó que no se forma ningún precipitado.
iii.
2uego explique brevemente en qu5 condiciones se produce una precipitación. 2a precipitación ocurre cuando 3 4$ &4roducto iónico de solubilidad que se calcula igual que la expresión de la constante de equilibrio pero con concentraciones iniciales' es mayor que 6 4$ &Constante de producto de solubilidad que se calcula igual que la expresión d la constante de equilibrio' en resumen la solución debe estar sobresaturada para que ocurra una precipitación o sea cuando 34$ 9 64$.
96 E5PERIMENTO 7determi#a"i2# de $a *o$bi$idad ) prod"to de *o$bi$idad8 a# materiales a usar
sando la probeta agregue ,ml de solución de 61 .B< a un Erlenmeyer. itular con una solución .B< de 4b &:O ;' agitando cuidadosamente hasta la aparición de un color amarillo tenue o de cristales brillantes separados y pequeos. 2o anterior constituye el punto final de una titulación y aproximadamente corresponde a la solución saturada de 4b1).
iv.
c# tabla de datos
De nuestra reacción% 61 ( 4b &:O ;') > 4b1) ( 6:O; Folumen de 61
,ml
G61H
.B<
Volumen de Pb(NO 3)2
Iasto 8 BJml
[Pb(NO3)2]
.B<
Volumen de saturada de Pb2
solución
,ml ( gasto&BJml' 8 @Jml
[!] promedio
.KB,<
[Pb2"] promedio
.)LJ<
Producto (#P$)
de
solubilidad &64$' 8 G4b)(HG1-H)
d# c(lculos & resultados
Determinamos &64$' de la siguiente ecuación iónica donde se produce el precipitado de 4b1) 4b1)&s' > 4b)( ( )1 64$ 8 G4b)(HG1-H) 64$ 8 &.)LJ'&.KB,') 64$ 8 &B.,@L'B-, 2uego para hallar la solubilidad del 4b1)&s' denotado por MsN lo hacemos a partir de 6 4$ 4b1)&s' > 4b)( ( )11nicio% Co $olubilidad% s s )s Equilibrio% &Co-s' s )s
64$ 8 G4b)(HG1-H) 8 &s'&)s') 64$ 8 ,s;
$8
√ 3
Kps 4
2uego reempla/ando el valor de 6 4$ tenemos%
$8
√ 3
Kps 4
8
√ 3
0.0001458 4
8
$ 8 .;;<
e# recome$dacio$es
tili/ar la cantidad necesaria de sales. Observar detenidamente la formación del precipitado y si es necesario utili/ando un papel blanco. 2impiar muy bien la bureta y el Erlenmeyer para evitar contaminaciones. $er muy atentos en la formación de cristales
)# co$clusio$es
$e comprobara si la reacción es exot5rmica o endot5rmica. Es muy importante conocer como calcular el 6ps que nos ayudara a desarrollar m#s nuestros conocimientos. $e ver# n algunos cristales amarillos que precipitan que según la reacción qu"mica son cristales de 4b1).
:6 E5PERIMENTO 7E1i$ibrio 1!mi"o8 a# materiales a usar
a' b' d' h' i'
, tubos de ensayo n vaso de precipitado 4ipeta con pro pipeta Jml de eCl; Jml de 6$C:
b# procedimie$to e%perime$tal
v. vi. vii. viii.
4oner en un vaso de precipitado @ml de agua destilada y aadir Jml de eCl; y 6$C: luego trasladar en partes iguales la solución que tiene coloración ro!a a ; tubos de ensayo Aadir a uno de los tubos )ml de solución de eCl ; Aadir a un tercer tubo un poco de 6Cl sólido y agitar vigorosamente. Comparar los colores de todos los tubos de ensayo
; Adicionar )ml de eCl; a uno de los tubos. &Despla/amiento hacia la derecha' < Adicionar 6Cl&s' en otro tubo hasta que se decolore. &Despla/amiento hacia la i/quierda'
d# recome$dacio$es
Observar con mucho cuidado los volúmenes a usarse. A la hora de agitar los tubos de ensayo hacerlo cuidadosamente evitando derramar solución. Observar detenidamente la coloración de los tubos de ensayo.
e# co$clusio$es
$e comprobara el famoso principio de 2e Chatelier que nos indica que si un sistema qu"mico que en principio est5 en equilibrio experimenta un cambio en la concentración en la temperatura en el volumen o en la presión parcial variar# para contrarrestar ese cambio. $e comprobara que si aumentamos la concentración de eCl; la reacción se despla/ara hacia la derecha y por lo tanto se generaran m#s productos.
Pre-#ta* de $a -!a %&
Con algunos e!emplos mostramos como se calcula M6 4$N
2& $i
la solución de 61 se titulara con un exceso de 4b &:o;'). QCu#l ser"a el error &positivo o negativo' en la constante de solubilidadR KI + ( ↑ incremento) Pb ( NO 3 ) 2 → PbI 2 + KNO 3
n incremento de 4b &:O;') significa un incremento de los iones 4b = por ello%
PbI 2 → ( ↑incremento ) Pb
⁺
² + 2 I ⁻
+as#ndonos en la fórmula para calcular el producto de solubilidad% Kp=[ ( ↑ incremento ) Pb
⁺
²
2
] [ I ] ⁻
4or lo que variar# increment#ndose generando un error positivo.
3& Escriba la ecuación para la 6eq termodin#mica para la solución dl 4b1) sólido. 2
[ Pb ² ] [ I ] Keq= [ PbI 2 ] ⁺
⁻
'& A temperatura constante la solubilidad del 4b1) disminuye en presencia de un
exceso de 61. 1ndique si la 6eq disminuye aumenta o permanece constante. PbI 2 → Pb
⁺
² + 2 I ⁻
?ecordemos que la solubilidad guarda cierta relación con la constante de producto de solubilidad.
√
S =m +n
Kps m
m .n
n
Dicen que la solubilidad disminuye y los iones 1 = aumentan. De la relación anterior obtenemos la siguiente relación% 4S
