8. Equilibrios de solubilidad y de formación de complejos

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1 8. Equilibrios de solubilidad y de formación de complejos Química (1S, Grado Biología) UAM 8. Equilibrios de solubilidad y de formación de complejos

2 Contenidos Equilibrios de solubilidad Solubilidad Producto de solubilidad Equilibrios de formación de iones complejos Química (1S, Grado Biología) UAM 8. Equilibrios de solubilidad y de formación de complejos 2

3 Bibliografía recomendada Petrucci: Química General, 8ª edición. R. H. Petrucci, W. S. Harwood, F. G. Herring, (Prentice Hall, Madrid, 2003). Secciones 19.1, 19.2, 19.3, 19.5, 19.7, 19.8, Química (1S, Grado Biología) UAM 8. Equilibrios de solubilidad y de formación de complejos 3

4 Equilibrios de solubilidad (de K muy baja) Química (1S, Grado Biología) UAM 8. Equilibrios de solubilidad y de formación de complejos

5 Equilibrios de solubilidad Disoluciones de sales Disolución saturada (de una sal): aquella que no admite que se disuelva más cantidad de sal en ella Se establece un equilibrio entre el soluto puro (la sal) y la disolución saturada (los iones de la sal): Equilibrio de solubilidad Solubilidad de una sal, s: concentración de la sal en una disolución saturada de la misma solubilidad molar: solubilidad en M, o mol/l g/l Sales solubles (en un disolvente): las de alta solubilidad Sales insolubles o poco solubles (en un disolvente): las de baja solubilidad disolución saturada (de concentración s) soluto puro Química (1S, Grado Biología) UAM 8. Equilibrios de solubilidad y de formación de complejos 5

6 (Constante del) Producto de solubilidad Sales solubles sal ( s) sal ( ac) iones ( ac) NaCl NaCl Na Cl ( s) ( ac) ( ac) ( ac) Sales poco solubles: Equilibrio de solubilidad sal sal iones sal ( s) ( ac) ( ac) iones ( s) ( ac) K ps, T 2 CaF2 CaF2 Ca 2F ( s) ( ac) ( ac) ( ac) 2 CaF Ca 2 F 2 ( s ) ( ac ) ( ac ) [ Ca ] [ F ] K 2 2 eq eq ps Producto de solubilidad de la sal a la temperatura T (muy pequeño) K ps,298 5,310 9 [Lectura: Petrucci 19.1] Química (1S, Grado Biología) UAM 8. Equilibrios de solubilidad y de formación de complejos 6

7 (Constante del) Producto de solubilidad Química (1S, Grado Biología) UAM 8. Equilibrios de solubilidad y de formación de complejos 7

8 Relación entre solubilidad y producto de solubilidad Disolución saturada de una sal Ej.: Solubilidad del CaF 2 en agua Molaridades Iniciales Cambios Equilibrio 2 CaF Ca 2 F ( s) 2 ( s ) ( ac ) ( ac ) 2 [ Ca ] [ F ] 0 0 s 2s s 2s K ps,298 5,310 9 [ Ca ] [ F ] K 2 2 eq eq ps 2 s 2 s K ps ; 3 4 ; s K ps 1/3 s K ps 4 s 1,110 3 M [Lectura: Petrucci 19.2] Química (1S, Grado Biología) UAM 8. Equilibrios de solubilidad y de formación de complejos 8

9 Relación entre solubilidad y producto de solubilidad Disolución saturada de una sal en presencia de otras con iones comunes (Efecto del ion común) Ej.: Solubilidad del CaF 2 en una disolución CaCl 2 (ac) 0,25M Molaridades Iniciales Cambios Equilibrio 2 CaF Ca 2 F ( s) Opción 1 (fuerza bruta): ( s ) ( ac ) ( ac ) 0, 25 s 2s K ps 0, 25 s 4s K ps s 1,0s 5,310 0 ( ecuación cúbica!) 5 s... 7,310 2 [ Ca ] [ F ] 0,25 0 s 2s 0,25 s 2s M K ps,298 5,310 Opción 2 (razonamiento químico): Este caso puede verse como perturbar el equilibrio de solubilidad en agua pura añadiendo Ca 2+ : el sistema responde consumiendo Ca 2+, por lo que la solubilidad será menor (s<0,0011m). 0,25 s 0,25 [Lectura: Petrucci 19.3] Química (1S, Grado Biología) UAM 8. Equilibrios de solubilidad y de formación de complejos ,0s 5, ,25 2s Kps s 7,310 5 M

10 Equilibrios de formación de complejos (de K muy alta) Química (1S, Grado Biología) UAM 8. Equilibrios de solubilidad y de formación de complejos

11 Equilibrios de formación de complejos Iones complejos Iones poliatómicos formados por un catión metálico rodeado de ligandos (moléculas o iones) Ej.: [Ag(NH 3 ) 2 ] +, [Fe(CN) 6 ] 3- Normalmente son muy estables en disolución y tienen constantes de equilibrio (de formación) muy altas Ej.: Ag 2 NH [ Ag( NH ) ] ( ac) ( ac) ( ac) Compuesto de coordinación Sustancias que contienen iones complejos Ej.: Ag(NH 3 ) 2 Cl Fe 6 CN [ Fe( CN) ] ( ac) ( ac) ( ac) K f,298 1,6 10 K f, [Lectura: Petrucci 19.8] Química (1S, Grado Biología) UAM 8. Equilibrios de solubilidad y de formación de complejos 11

12 Equilibrios de formación de complejos Química (1S, Grado Biología) UAM 8. Equilibrios de solubilidad y de formación de complejos 12

13 Equilibrios de formación de complejos Se disuelven 0,10 mol de AgNO 3 en 1,00 L de NH 3 (ac) 1,00 M. Cuánto vale la concentración molar del [Ag(NH 3 ) 2 ] + formado? Y la de Ag + en la disolución resultante? 7 ( ac) ( ac) ( ac) K Molaridades Iniciales Cambios Equilibrio [ Ag( NH ) ] [ Ag ] [ ] eq Ag 2 NH [ Ag( NH ) ] [ Ag ] [ NH [ Ag( NH3) 2] 3] 0,10 1, 00 0 x 2x x 0,10 x 1,00 2x x,298 1,6 10 Como K es muy grande, es equilibrio está muy desplazado a la derecha y podemos suponer que el valor de x será tal que la concentración del reactivo limitante sea 0 con dos cifras decimales, o sea: x 0,10 [ Ag( NH3) 2] 0,10 M [ NH3] 1,00 20,10 0,80 M [ Ag( NH 3 2 3) 2] êq eq 0,10 K 2 f [ Ag ] eq 9, NH K [ NH ] 1, 610 0,80 3 eq Precipitará AgCl(s) [K ps =1,8x10-10 ] si se añade 0,010 mol de NaCl(s)? [ Cl ] 0,010 M f 11 [ Ag ][ Cl ] 9,810 K ps 3 Química (1S, Grado Biología) UAM 8. Equilibrios de solubilidad y de formación de complejos 13 eq f NO 9 M

14 Equilibrios de formación de complejos Se mezclan 2,0 ml de FeCl 3 (ac) 0,010M con 2,0 ml de NH 4 SCN(ac) 0,010 M y agua hasta formar 9,0 ml de disolución. Cuánto vale la concentración molar del [Fe(SCN) 6 ] 3- formado? Y la de Fe 3+ y de SCN - en la disolución resultante? Molaridades Iniciales Cambios Equilibrio Fe 6 SCN [ Fe( SCN ) ] amarillo pálido rojo intenso FeCl Fe Cl ( ac) ( ac) ( ac) 4 NH4SCN NH SCN [ Fe 3 ] [ SCN ] [ Fe( SCN) 6] 0, , x 6x x 0,0022 x 0,0022 6x x K f,298 9,710 Química (1S, Grado Biología) UAM 8. Equilibrios de solubilidad y de formación de complejos ,0 0, 010 0, ,0 Como K es muy grande, es equilibrio está muy desplazado a la derecha y podemos suponer que el valor de x será tal que la concentración del reactivo limitante sea 0 con cuatro cifras decimales, o sea: 0, 0022 x 0, [ Fe( SCN) 6] 0,00037 M [ Fe( SCN) 3 [ Fe 6] ] 0,0022 0, ,0018 M [ SCN ] 3 [ Fe ] K f 3 1/6 8 7,710 M

15 a) Equilibrios de formación de complejos Un punto de equilibrio en la formación del complejo [Fe(SCN) 6 ] 3- tiene las concentraciones 0,00037 M de [Fe(SCN) 6 ] 3-, 0,0018 M de Fe 3+ y 7,7x10-8 M de SCN -. a) En qué se convertirán si se añade Fe 3+ hasta [Fe 3+ ]=0,0025 M? b) Y si a continuación se añade SCN - hasta que [SCN - ]=0,0010 M? 6x 7, [ Fe ] 0,0025 x 0,0025 M 3 [ Fe( SCN) 6] 0,00037 x 0,00037 M 1/6 3 [ Fe( SCN) 6] [ SCN ] 0, [ Fe ] K f 0,0025 9, aprox. igual de rojo 1/6 8 7,310 M b) 4 0,0010 6x 0 x 1, [ Fe ] 0,0025 x 0,0023 M 3 [ Fe( SCN) 6] 0,00037 x 0,00054 M 1/6 3 [ Fe( SCN) 6] [ SCN ] 0, [ Fe ] K f 0,00239,7 10 Química (1S, Grado Biología) UAM 8. Equilibrios de solubilidad y de formación de complejos /6 más rojo 8 7,910 M