8. Equilibrios de solubilidad y de formación de complejos. Química (1S, Grado Biología) UAM 8. Equilibrios de solubilidad y de formación de complejos
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- José Francisco Cruz Rodríguez
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1 8. Equilibrios de solubilidad y de formación de complejos
2 Contenidos Equilibrios de solubilidad Solubilidad Producto de solubilidad Equilibrios de formación de iones complejos
3 Bibliografía recomendada Petrucci:QuímicaGeneral, 8ª edición. R. H. Petrucci, W. S. Harwood, F. G. Herring, (Prentice Hall, Madrid, 003). Secciones 19.1, 19., 19.3, 19.5, 19.7, 19.8, 3
4 Equilibrios de solubilidad (de K muy baja)
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 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 ( s) ( ac) ( ac) sal( s) iones( ac) K ps, T CaF CaF + Ca + F ( s) ( ac) ( ac) ( ac) CaF Ca + F ( s ) ( ac ) ( ac ) [ Ca ] [ F ] = K + eq eq ps Producto de solubilidad de la sal a la temperatura T (muy pequeño) K ps,98 = 5,3 9 [Lectura: Petrucci 19.1] 6
7 (Constante del) Producto de solubilidad 7
8 Relación entre solubilidad y producto de solubilidad Disolución saturada de una sal Ej.: Solubilidad del CaF en agua Molaridades Iniciales Cambios Equilibrio CaF Ca + + F ( s) ( s ) ( ac ) ( ac ) [ Ca + ] [ F ] s + s s s K ps,98 = 5,3 9 [ Ca ] [ F ] = K + eq eq ps ( ) s s = K ps ; 3 4 ; s K ps = ( ) 1/3 s = K ps 4 s = 1,1 3 M [Lectura: Petrucci 19.] 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 en una disolución CaCl (ac) 0,5M Molaridades Iniciales Cambios Equilibrio CaF Ca + + F ( s) Opción 1 (fuerza bruta): ( )( ) ( ) ( s ) ( ac ) ( ac ) 0, 5 + s s = K ps 0, 5 + s 4s = K ps 3 9 4s + 1, 0s 5,3 = 0 ( ecuación cúbica!) 5 s =... = 7,3 [ Ca + ] [ F ] 0, s + s 0, 5 + s s M K ps,98 = 5,3 Opción (razonamiento químico): Este caso puede verse como perturbar el equilibrio de solubilidad en agua pura añadiendo Ca + : el sistema responde consumiendo Ca +, por lo que la solubilidad será menor (s<0,0011m). 0, 5 s 0,5 [Lectura: Petrucci 19.3] 9 + ( ) 1, 0s = 5,3 9 0, 5 s = K ps s = 7,3 5 M 9
10 Equilibrios de formación de complejos (de K muy alta)
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 ) ] +, [Fe(CN) 6 ] 3- Normalmente son muy estables en disolución y tienen constantes de equilibrio (de formación) muy altas Ej.: Ag + NH [ Ag( NH ) ] ( ac) ( ac) ( ac) Fe + 6 CN [ Fe( CN) ] Compuesto de coordinación Sustancias que contienen iones complejos Ej.: Ag(NH 3 ) Cl ( ac) ( ac) ( ac) K f,98 = 1, 6 K f,98 = [Lectura: Petrucci 19.8] 11
12 Equilibrios de formación de complejos 1
13 Equilibrios de formación de complejos Se disuelven 0, mol de AgNO 3 en 1,00 L de NH 3 (ac) 1,00 M. Cuánto vale la concentración molar del [Ag(NH 3 ) ] + formado? Y la de Ag + en la disolución resultante? ( ac) ( ac) ( ac) K = Molaridades Iniciales Cambios Equilibrio + [ Ag( NH3) ] + [ Ag ] [ NH ] eq Ag + NH [ Ag( NH ) ] 3 3 [ Ag + ] [ NH [ Ag( NH3) ] 3] 0, 1, 00 0 x x x 0, x 1, 00 x x f,98 1, 6 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, + [ Ag( NH3) ] = 0, M 3 êq eq = K f + [ Ag ] eq = [ Ag( NH3) ] K [ NH ] f [ NH ] = 1, 00 0, = 0,80 M eq eq 0, = = 9,8 7 1, 6 0,80 Precipitará AgCl(s) [K ps =1,8x - ] si se añade 0,0 mol de NaCl(s)? [ Cl ] = 0,0 M + 11 [ Ag ][ Cl ] = 9,8 K ps + < NO 9 M 13
14 Equilibrios de formación de complejos Se mezclan,0 ml de FeCl 3 (ac) 0,0M con,0 ml de NH 4 SCN(ac) 0,0 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 Fe SCN = ( ac) ( ac) ( ac) 4+ NH4SCN NH + SCN [ Fe 3+ ] [ SCN ] [ Fe( SCN) 6] 0, 00 0, 00 0 x 6x x 0, 00 x 0, 00 6x x K f,98 = 9, ,0 0, 0 0, 00 9,0 = 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: 0,00 3 [ ( ) 6] 0,00037 M 3+ [ Fe ] = 0, 00 0, = 0, 0018 M x = 6 0, [ Fe( SCN) 6] [ SCN ] = 3+ [ Fe ] K f 1/6 = 8 7, 7 M 14
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 7,7x -8 M de SCN -. a) En qué se convertirán si se añade Fe 3+ hasta [Fe 3+ ]=0,005 M? b) Y si a continuación se añade SCN - hasta que [SCN - ]=0,00 M? 6x 7, [ Fe( SCN) 6] = 0, x 3+ [ Fe ] = 0, 005 x = 0, 005 M 3 [ Fe( SCN) 6] [ SCN ] = 3+ [ Fe ] K f 1/6 = 0,00037 M 0, ,005 9,7 = 41 aprox. igual de rojo 1/6 8 = 7,3 M b) 0, 00 6x = 0 x = 1,7 4 3 [ Fe( SCN) 6] = 0, x = 0,00054 M 3+ más rojo [ Fe ] = 0, 005 x = 0, 003M 1/6 3 1/6 [ Fe( SCN) 6] [ SCN ] 0, = = 3+ [ Fe ] K f 41 0,003 9,7 = 7,9 M 15
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