EQUILIBRIO SÓLIDO-LÍQUIDO. PRECIPITACIÓN Las reacciones de precipitación son la que se producen entre iones en disolución para formar sustancias insolubles que pueden llegar a precipitar. La solubilidad de un soluto en un disolvente es la concentración, mol/L, que tiene el soluto dentro del disolvente cuando la disolución esta saturada, medida a una temperatura determinada. También se puede definir como la máxima concentración que se puede disolver de un soluto a una temperatura dada. Para sales insolubles, se define el producto de solubilidad como el producto de las concentraciones de los iones en la disolución saturada. A m B n (s ) ↔ mA n + (aq ) + nB m − (aq )

[ ] ⋅ [B ]

K s = A n+

[ ] ⋅ [B ] Si [A ] ⋅ [B ] Si [A ] ⋅ [B ]

m

m− n

m

m− n

< K s , disolución no saturada, no se produce precipitación.

n+ m

m− n

= K s , disolución saturada, no se produce precipitación.

n+ m

m− n

> K s , disolución sobresaturada, se produce precipitación.

Si A n +

El producto de solubilidad se puede relacionar con la solubilidad, si se define como s la solubilidad en mol/L de la sal: A m B n (s ) ↔ mA n + (aq ) + nB m + (aq ) s ms ns

[ ] ⋅ [B ]

K s = A n+

m

m− n

= (ms )m ⋅ (ns )n = m m ⋅ n n ⋅ s m + n

s = m+ n

Ks

m ⋅ nn Ejemplo 11. Establecer la relación entre la solubilidad y el producto de solubilidad para la siguientes sales: AgCl; PbI2; Zn(OH)3; Ca3(PO4)2. Solución Suponiendo que se disuelven s moles por litro, el cuadro de reacción para cada una de las reacciones queda de la siguiente forma: AgCl(s ) ↔ Ag + (aq ) + Cl − (aq ) s s m

[ ][ ]

K s (AgCl) = Ag + ⋅ Cl − = s ⋅ s = s 2 ⇒ s = K s (AgCl ) PbI 2 (s ) ↔ Pb 2+ (aq ) + 2I − (aq ) s 2s

[

][ ]

K s (PbI 2 ) = Pb 2+ ⋅ I −

2

= s ⋅ (2s )2 = 4s 3 ⇒ s = 3

K s (PbI 2 ) 4

Al(OH )3 (s ) ↔ Al 3+ (aq ) + 3OH − (aq ) s 3s

[ ][

K s (Al(OH )3 ) = Al 3+ ⋅ OH −

]

3

= s ⋅ (3s )3 = 27s 4 ⇒ s = 4

K s (Al(OH )3 )

Ca 3 (PO 4 )2 (s ) ↔ 3Ca 2+ (aq ) + 2PO 34− (aq ) 3s 2s

[

K s (Ca 3 (PO 4 )2 ) = Ca 2+

] ⋅ [PO ] 3

3− 2 4

= (3s )3 ⋅ (2s )2 = 108s 5 ⇒ s = 5

27

K s (Ca 3 (PO 4 )2 ) 108

Factores que influyen en la solubilidad.

•

Temperatura. El aumento de la temperatura proporciona mayor energía al cristal favoreciendo las vibraciones de sus iones, lo cual debilita las fuerzas interiónicas que mantiene a los átomos unidos y favorece la solubilidad. •

Efecto ión común El aumento de la concentración de uno de los iones que producen el precipitado, produce que la concentración del otro deba disminuir con el fin de que el producto de las concentraciones (Ks) se mantenga constante, desplazando el equilibrio de precipitación hacia la izquierda y disminuyendo la solubilidad de la sal. •

pH Si la sal esta formada por iones procedentes de un ácido o una base débil, la modificación del pH de forma adecuada puede producir la desaparición del ión procedente del ácido o base débil por formación del ácido o base correspondiente, por lo que el equilibrio se desplazará hacia la derecha aumentando la solubilidad de la sal. ZnCO 3 (s ) ↔ Zn 2+ (aq ) + CO 32− (aq ) Ejemplo: CO 32− (aq ) + H 3 O + ↔ HCO 3− (aq ) Si se aumenta la concentración de protones se favorece la formación de bicarbonato, disminuyendo la concentración de carbonato en la disolución y produciendo un desplazamiento hacia la derecha del equilibrio de precipitación, aumentando la solubilidad del carbonato de zinc.