QUIMICA ANALITICA GENERALQUIMICA ANALITICA GENERAL

QUI-390

EQUILIBRIO DE SOLUBILIDAD:

REACCIONES EN MEDIO HETEROGÉNEO

INTRODUCCIÓNEl agua es una solvente que puede disolver sustancias a través deinteracciones electrostáticas o por formación de enlaces puentes dehidrógeno (moléculas neutras)

Disolución de NaCl

No todas las sustancias se comportan de la misma maneraEspecies Solubles/Solubilidad Media /Insolubles.

INTRODUCCIÓNCaso: Sales poco solublesAdición de un exceso de Na2CO3 a una solución de Ca2+

)(3

)(32 2 acac CONaCONa −+ +⇔

(s) 3(ac) 3(ac)23(ac)

2 CaCOCaCOCOCa ⇔⇔+ −+

La reacción que da cuenta del procesa de formación del CaCO3 es:

acacCOCa

Keq23

2 −+ ⋅=

ac

acac

CaCOKeq

3

3=

acacacCOCaCaCOKeqKps −+ ⋅== 2

32

3

ConstanteCaCOac3 =

Constante del producto de solubilidad (Kps)

)()()( acm

acn

acnm nXmMXM −+ +⇔

)()( acnmsnm XMXM ↓⇔0s

)()()( acm

acn

snm nXmMXM −+ +⇔nmmn XMKps −+=

INTRODUCCIÓN

En general:

Compuesto de dos procesos::

)()()( acacacnm nXmMXM +⇔

nmmn XMsKc −+ ⋅=⋅ 0

)()()()( acm

acn

acnmsnm nXmMXMXM −+ +⇔⇔0s ims ins

Solubilidad: Es la máxima concentración molar de soluto en un disolvente determinado

De forma general:

i0 sdSolubilida += s

)()()()( acm

acn

acnmsnm nXmMXMXM −+ +⇔⇔0s ism ⋅ isn ⋅

iss <<<0

nmmn XMKps −+= in smM ⋅=+

im snX ⋅=−

INTRODUCCIÓN

n

i

m

i snsmKps ⋅⋅=nm

nm

i nm

Kpss

)( +

=

KpsXMnmmn <−+

KpsXMnmmn =−+

KpsXMnmmn >−+

No hay precipitación

Solución saturada

Hay precipitación

Le Chatelier

PREDICCIÓN CUALITATIVA

KpsXM >

Ejemplo: Deducir si se formará precipitado de cloruro de plata cuyo Kps = 1,7 x 10-10 a 25ºC al añadir a 250 ml de cloruro de sodio 0,02 M + 50 ml de nitrato de

plata 0,5 M.

• AgCl(s) Ag+(ac) + Cl−−−−

(ac)

• Kps = [Ag+] x [Cl−−−−] = s2

0,005mol

PREDICCIÓN CUALITATIVA

• [Ag+] x [Cl−−−−] = 0,0167 M x 0,0833 M =1,39 x 10−−−−3

• Como [Ag+] x [Cl−−−−] > Kps entonces precipitará.

0,005mol[Cl ] 0,0167M

0,25L 0,05L− = =

+0,025mol

[Ag ] 0,0833M0,25L 0,05 L

+ = =+

Ejemplo: Calcular la solubilidad molar del AgCl en las mismas condiciones anteriores (Kps = 1,7 x 10-10 )

2isClAgKps == −+

•AgCl(s) Ag+(ac) + Cl−−−−(ac)

Kpss =

PREDICCIÓN CUALITATIVA

isClAgKps == Kpssi =

Msi510 103,1107,1 −− ⋅=⋅=

PREDICCIÓN CUALITATIVA

Factores que afectan la solubilidad de una sustancia:

• Temperatura. Para la mayoría de los electrolitos la disoluciónen agua es un proceso endotérmico, la solubilidad aumenta alincrementar la temperatura (Excepción: CaSO4).

• Constante dieléctrica del solvente. La adición de unsolvente orgánico produce una disminución en la solubilidad yen el Kps.en el Kps.

• El medio. La presencia de un ión común, la fuerza iónica delmedio, la presencia de otros iones, reacciones competitivosafectan la solubilidad de un electrolito.

EFECTO DEL ION COMUN

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

• En consecuencia, el equilibrio se desplaza a la izquierda y la nueva solubilidad, debe disminuir.

)()()( acacs ClAgAgCl −+ +⇔0s isC +0 is

18

0

3

1,7 18,

0[ ]

[ ] 2 15 1

00SK

s CA

Mlg

−− −

+ −

×= = = ×=×

00 CsC i ≈+ OK

EFECTO DE LA FUERZA IONICA

nmmn XMKps −+⇔ n

X

m

M nn aaK −+ ⋅=0

[ ] fa ⋅=n

X

nmm

M

mnnn fXfMK −+

−+ ⋅=0

KpsXMK nmmn == −+

0

KpsXMff

K nmmnn

X

m

M mn

==⋅

−+

−+

AUMENTO DE LA SOLUBILIDAD CON LA FUERZA IÓNICA

PRECIPITACIÓN FRACCIONADA

“…BAJO QUE CONDICIONES ES POSIBLE PRECIPITAR

APLICACIÓN ANALÍTICA:

SEPARACIÓN:Precipitación selectiva

SOLUBILIZACIÓN:Aumento solubilidad.

Tratamiento de muestras

“…BAJO QUE CONDICIONES ES POSIBLE PRECIPITARCUANTITATIVAMENTE M1 EN PRESENCIA DE M2…”

“…ES POSIBLE SEPARAR CUANTITAVAMENTE M1 DE M2 DESDEUNA SOLUCIÓN QUE CONTIENE AMBOS IONES”

“ES POSIBLE PRECIPITAR CUANTITATIVAMENTE M1 (99%)SINQUE PRECIPITE MÁS DE 1% DE M2 EN UNA MEZCLA DE AMBOSIONES…”

PRECIPITACION FRACCIONADASeparación de iones en base a un criterio

))(( 2+PbIIPb ))(( +HgIHg 0,01M

)109,7(2 92)(2

−−+ ⋅=+⇔ KpsIPbPbI s

)101,1(2 2822)(22

−−+ ⋅=+⇔ KpsIHgIHg s

¿Es posible precipitar un 99,9% del mercurio sin que precipite más de 0,01% de la concentración plomo?más de 0,01% de la concentración plomo?

MM

Hg 622 10

100

01,001,0 −+ =⋅=

¿Cuánto Hg(I) queda en solución si ha precipitado un 99.9%?

28222 101,1 −−+ ⋅=IHg

MI 116

28

101,110

101,1 −−

−− ⋅=⋅=

¿Cuál es la concentración de I-que permitirá precipitar el 99.9%

de Hg?

MI 11101,1 −− ⋅= ¿PRECIPITA ALGO DE PLOMO A ESA CONCENTRACION DE I-?

Aplicando el principio de Le Chatelier

)109,7(2 922

−−+ ⋅=+⇔ KpsIPbPbI

PRECIPITACION FRACCIONADA

)109,7(2)(2 ⋅=+⇔ KpsIPbPbI s

922 109,7 −−+ ⋅=IPb Kps<⋅=⋅⋅ −− 24211 100,1101,101,0

PLOMO NO PRECIPITA, POR LO QUE SE PUEDE CONSIDERAR QUE LA SEPARACION ES CUANTITATIVA

Se tiene una solución de Ce3+ y Ca2+ 10-1 M c/u, se comienza a agregar a esta solución C2O4

2-

6,81042

−=OCaCKps 7,28)( 103422

−=OCCeKpsDeterminar si se puede lograr la separación de estos iones al 1% de error

PRECIPITACION FRACCIONADA