H Cl(ac) + NaOH (ac) Sales solubles: altamente solubles incluso en concentraciones elevadas

Transcripción

1 Tema 10 Equilibrio Químico (III) Solubilidad e Hidrólisis

2 Solubilidad e hidrólisis INDICE Introducción Sales solubles: Hidrólisis Sales poco solubles: Solubilidad, producto de solubilidad factores que modifican la solubilidad y precipitación fraccionada Sales complejas: Definición, propiedades, disociación e importancia.

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4 Introducción INTRODUCCIÓN H Cl(ac) + NaOH (ac) H 2 O (ac) + NaCl (ac) Sales solubles: altamente solubles incluso en concentraciones elevadas Sales insolubles: sales que se disuelven con gran dificultad y en pequeñas cantidades

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6 Sales solubles: Hidrólisis. Grado de hidrólisis Grado o porcentaje de hidrólisis de una sal: es el porcentaje al cual se hidroliza una sal Leyes hidrólisis: Una sal está más hidrolizada a menor concentración. U l hid li d á t á d bil l Una sal se hidrolizada más cuanto más debil sea el ácido o la base del que proceda.

7 Sales solubles: Hidrólisis. Grado de hidrólisis A) Sal ácido fuerte y base fuerte Na + + Cl - + H 2 O no hay reacción B) Sal ácido fuerte y base débil C) Sal ácido débil y base fuerte

8 Sales solubles: Hidrólisis. Equilibrio de hidrólisis, K h H 2 O + H 2 O H 3 O + + OH - K W = K c [H 2 O][H 2 O] = [H = O + ][OH - ] AB (S) + H 2 O (ac) A - (ac) + B + (ac) K h A - (ac) +H 2 O( (ac) AH( (ac)+oh( - (ac) K h =K w /K a K h BH + (ac) + H 2 O (ac) B (ac) + H 3 O + (ac) K h =K w /K b

9 Sales solubles: Hidrólisis. A) Sal ácido fuerte y base fuerte No se hidrolizan. ph=7 B) Sal ácido fuerte y base débil K h BH + (ac) + H 2 O (ac) B (ac) + H 3 O + (ac) K h =K w /K b C) Sal ácido débil y base fuerte K h A - (ac) + H 2 O (ac) AH (ac) + OH - (ac) K h =K w /K a D) Sal ácido débil y base débil Se hidrolizan ambas. El valor del ph depende de K a y K b K a > K b, ph ácido K a < K b, ph básico

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11 Sales poco solubles Solubilidad, S Máxima concentración de sal que se puede disolver en una cantidad dada de disolvente a una temperatura fija. [sal] > solubilidad [sal] < solubilidad d Se forma precipitado it No se forma precipitado

12 Sales solubles: Hidrólisis. Constante del producto de solubilidad, d K ps La constante de equilibrio para el equilibrio que se establece entre un soluto sólido y sus iones en una disolución saturada. CaSO 4 (s) Ca 2+ (aq) + SO 2-4( 4 (aq) K ps = [Ca 2+ ][SO 2-4 ] = 9,1x10-6 a 25 C

13 Sales poco solubles Producto de solubilidad, K ps Equilibrio de precipitación AgCl (s) Ag + (aq) +Cl - (aq) K ps = [Ag + ][Cl - ] K ps es el producto de solubilidad MgF =[Mg - 2 (s) Mg 2+ (aq) + 2F - (aq) K ps 2+ ][F ] 2 Ag + +CO 2- K = [Ag + 2 [CO 2-2 CO 3 (s) 2Ag (aq) 3 (aq) ps ] 3 ] Ca 3 (PO 4 ) 2 (s) 3Ca 2+ (aq) + 2PO 4 3- (aq) Kps = [Ca 2+ ] 3 [PO 3 3- ] 2

14 Producto de solubilidad, K ps Sales poco solubles

15 Sales poco solubles Producto de solubilidad, K ps Relación entre Kps y S Compuesto Kps catión anión relación entre Kps y s

16 Sales poco solubles Criterios i para la precipitación it ió y precipitación total AgI(s) Ag + (aq) + I( - (aq) K sp = [Ag + ][l - ] = 8,5x10-17 Mezclamos AgNO 3 (aq) y KI(aq) para obtener una disolución que tiene [Ag + ] = 0,010 M e [I - ] = 0,015 M. La disolución será saturada, supersaturada o no saturada? Q = [Ag + ][l - ] = (0,010)(0,015) = 1,5x10-4 > K sp

17 Sales poco solubles El producto iónico Q se denomina generalmente producto iónico. Disolución ió de un sólido: Q<K ps Disolución insaturada No precipitación Q = K ps Disolución saturada Q > K ps Disolución supersaturada Precipitación

18 Sales poco solubles Ejemplo Aplicación ió del criterio i de precipitación it ió a un soluto poco soluble. Se añaden tres gotas de KI 0,20 M a 100,0 ml de Pb(NO 3 ) 2 0,010 M. Se formará un precipitado p de ioduro de plomo? (Suponga que 1 gota = 0,05 ml.) PbI 2+ - = 71x (s) Pb (aq) + 2 I (aq) K sp 7,1x10 Determine la cantidad de I - presente en la disolución: 0,05 ml 1 L 0,20 mol KI 1 mol I n I - = 3 gotas - 1 gota 1000 ml 1L 1molKI = 3x10-5 mol li -

19 Sales poco solubles Ejemplo Determine la concentración de I - en la disolución: ió [I - ] = 3x10-5 mol I - 0,1000 L = 3x10-4 mol I - Aplicación del criterio de precipitación: Q = [Pb 2+ ][I - ] 2 = (0,010)(3x10-4 ) 2 = 9x10-10 < K sp = 7,1x10-9

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21 Sales poco solubles Factores que afectan al equilibrio de solubilidad d Temperatura Efecto del ión común Efectos del ph

22 Sales poco solubles Factores que afectan al equilibrio de solubilidad d Temperatura: Si ΔH>0, T aumenta, Se favorece la disociación

23 Sales poco solubles Factores que afectan al equilibrio de solubilidad Efecto del ión común: Disminuye la solubilidad

24 Sales poco solubles Factores que afectan al equilibrio de solubilidad Efecto del ión común: Disminuye la solubilidad Cual es la solubilidad de AgBr en (a) agua pura y (b) M NaBr? NaBr (s) Na + (aq) + Br - (aq) AgBr (s) Ag + (aq) + Br - (aq) [Br - ] = M K ps = 7.7 x s 2 = K ps AgBr (s) Ag + (aq) +Br - (aq) [Ag + ] = s s = x 10-7 [Br - ] = s K ps = x s ps s = 7.7 x 10-10

25 Sales poco solubles Factores que afectan al equilibrio Efecto del ión común: Disminuye la solubilidad Efecto salino: Aumenta la solubilidad de solubilidad

26 Sales poco solubles Factores que afectan al equilibrio de solubilidad Efecto del ph: Existen sales cuya solubilidad depende del ph Mg(OH) 2 (s) Mg 2+ (aq) + 2 OH - (aq) K sp = 1,8x10-11 OH - (aq) + H 3 O + (aq) 2 H 2 O(aq) K = 1/K w = 1,0x OH - (aq) + 2 H 3 O + (aq) 4 H 2 O(aq) K' = (1/K w ) 2 = 1,0x w Mg(OH) 2 (s) + 2 H 3 O + (aq) Mg 2+ (aq) + 4 H 2 O (aq) K = K sp (1/K w ) 2 = (1,8x10-11 )(1,0x10-14 ) = 1,8x10 17

27 Sales poco solubles Factores que afectan al equilibrio de solubilidad Efecto del ph: Existen sales cuya solubilidad depende del ph Bases insolubles se disuelven en disoluciones de acidos Acidos insolubles se disuelven en disoluciones basicas Mg(OH) (s) Mg 2+ (aq) + 2OH - 2 (aq) K ps = [Mg 2+ ][OH - ] 2 = 1.2 x K ps = (s)(2s) 2 = 4s 3 4s 3 = 1.2 x s = 1.4 x 10-4 M ps ( )( ) [OH - ] = 2s = 2.8 x 10-4 M poh = 3.55 ph = OH - (aq) + H + (aq) H 2 O (l)

28 Sales poco solubles Factores que afectan al equilibrio de solubilidad Mg(OH) 2 (s) Mg 2+ (aq) + 2OH - (aq) A ph menor que 10,45 Aumenta solubilidad del Mg(OH) 2 A ph mayores que Disminuye la solubilidad del Mg(OH) 2

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30 Sales poco solubles Precipitación fraccionada Una técnica en la que dos o más iones en disolución, todos ellos capaces de precipitar con un reactivo común, se separan mediante ese reactivo: un ion precipita mientras que el otro o los otros permanecen en disolución. Las diferencias i significativas en las solubilidades son necesarias. as

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32 Sales complejas Equilibrios que implican iones complejos

33 Sales complejas Formación de iones complejos Co 2+ (aq) + 4Cl - (aq) CoCl 2-4 (aq) La constante de formación o constante de estabilición (K f ) es la constante de equilibrio para la formación de iones complejos [CoCl 2- K f = 4 ] Estabilidad K [Co 2+ ][Cl - ] 4 f del complejo

34 Sales complejas iones complejos Compuestos de coordinación: Sustancias que contienen iones complejos. Iones complejos: Un anión o catión poliatómico compuesto por un ion metálico central. ligandos.

35 Sales complejas Constantes de formación de iones complejos AgCl(s) + 2 NH 3 3( (aq) [Ag(NH 3 3) + (aq) + Cl - 2 ] (aq) AgCl(s) Ag + (aq) + Cl - (aq) K =18x10-11 sp 1,8x10 Ag + (aq) + 2 NH 3 (aq) [Ag(NH 3 ) 2 ] + (aq) K f = = 1,6x10 7 [Ag(NH 3 ) 2 ] + 2 K f 1,6x10 [Ag + ] [NH 3 ] 2

36 Sales complejas Ejemplo Determine si se formará un precipitado en una disolución que contiene iones complejos. Se disuelve una muestra de 0,10 mol de AgNO 3 en 1,00 LdeNH 3 1,00 M. Si se añade 0, mol de NaCl a esta disolución, precipitará el AgCl(s)? Supongamos que el valor de K f es muy grande: Ag + (aq) + 2 NH 3 3( (aq) [Ag(NH 3 3) + 2 ] (aq) Conc. inicial: 0,10 M 1,00 M 0 M Cambio: -0,10 M -0,20 M +0,10 M Conc. equil.: ( 0) M 0,80 M 0,10 M

37 Sales complejas Ejemplo [Ag + ] es pequeño pero no 0, utilice K f para calcular [Ag+]: Ag + (aq) + 2 NH + 3 (aq) [Ag(NH 3 ) 2 ] (aq) Conc. inicial: 0 M 0,80 M 0,10 M Cambios: +x M +2x M -x M Conc. equil.: x M 0,80 + 2x M 0,10 - x M K f = [Ag(NH 3 ) 2 ] + 0,10-x 0,10 = [Ag + ] [NH 3 3] 2 x(0,80 + 2x) 2 x(0,80) 2 = 1,6x10 7 x =[Ag + ]= 0,10 (1,6 x10 7 )(0,80) 2 =98x10 9,8x10-9 M

38 Sales complejas Ejemplo Compare Q sp con K sp y determine si se producirá la precipitación: Q sp =[Ag + ][Cl - ] = (9,8x10-9 )(1,0x10-2 ) = 9,8x10-11 K = -10 sp 1,8x10 Q sp < K sp AgCl no precipita.