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Química III

Pág 1 Kps. F. Molina, 2009

Universidad Central de Venezuela Facultad de Agronomía Dpto. Química y Tecnología Cátedra de Química III

CCllaassee NN°° 44 SSoolluubbiilliiddaadd yy KKPPSS

1. Conceptos

1.1. Solución

1.2. Componentes de una solución

1.2.1. Soluto

1.2.2. Solvente

1.3. Tipos de soluciones

1.3.1. Insaturada

1.3.2. Saturada

1.3.3. Sobresaturada

2. SOLUBILIDAD (s)

3. SOLUBILIDAD MOLAR (S)

4. CLASIFICACIÓN DE LOS SOLUTOS SEGÚN SU SOLUBILIDAD

4.1. Sustancias solubles

4.2. Sustancias medianamente solubles

4.3. Sustancias poco solubles

5. CONSTANTE DEL PRODUCTO DE SOLUBILIDAD (KPS)

6. LEY DEL PRODUCTO DE SOLUBILIDAD

7. IMPORTANCIA DEL KPS

8. RELACIÓN ENTRE EL KPS Y LA SOLUBILIDAD

9. RELACIÓN ENTRE EL KPS Y LA FORMACION DE UN PRECIPITADO O RELACIÓN ENTRE EL

KPS Y EL PRODUCTO IONICO (PI)

10. FACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDAD

11. PROBLEMAS

Química III


Clase N° 4 Solubilidad y KPS

1. CONCEPTOS:

1.1. Solución: Mezcla homogénea de dos o más sustancias. Dispersión iónica o

molecular de una sustancia en otra.

1.2. Componentes de una solución:

1.2.1. Soluto: Fase dispersa, toda sustancia capaz de disolverse en otra

denominada solvente.

1.2.2. Solvente: Medio de dispersión, toda sustancia capaz de disolver a otra

denominada soluto.

1.3. Tipos de soluciones:

1.3.1. Solución insaturada: Solución que contiene menor cantidad de soluto que la

disolución saturada. No está en equilibrio o tiene menor cantidad de soluto

del que podría aceptar el disolvente es decir del que puede disolver a una

condición de presión y temperatura constante.

1.3.2. Solución Saturada: Son aquellas soluciones donde el soluto no disuelto está

en equilibrio con el soluto disuelto a una determinada presión y temperatura.

Dicho de otra manera:

1.3.3. Solución sobresaturada: Se dice que una solución es sobresaturada, cuando

contiene una cantidad de soluto superior a la que tiene la solución saturada o

dicho de otra manera contiene más soluto del que permiten las condiciones

de equilibrio. Es inestable a la adición de cristales de soluto a una

determinada temperatura.

AB

Soluto no disuelto

AB

Soluto disuelto

A

Iones disociados Soluto disuelto

B+ -

+

Soluto no disuelto

Iones disociados Soluto disuelto

Química III


2. SOLUBILIDAD (s):

Cantidad de soluto que es posible disolver en una cierta cantidad de solvente.

Unidades: s = (g/L; mg/100mL; g/100mg; mg/mL)

Concentración de soluto en una solución saturada a una temperatura dada

(generalmente 25°C).

3. SOLUBILIDAD MOLAR (S):

Numero de moles de soluto en un litro de solución saturada (mol/L).

4. CLASIFICACIÓN DE LOS SOLUTOS SEGÚN SU SOLUBILIDAD:

4.1. Sustancias solubles: S ≥ 0,1M

Son aquellas sustancias con las que se pueden preparar soluciones de concentración ≥

0,1M

Ejemplo: NaCL; KNO3; KCL

4.2. Sustancias medianamente solubles: 0,001M S 0,1M

Son aquellas sustancias con las que se pueden preparar soluciones de concentración

mayor que 0,001M pero menor de 0,1M.

Ejemplo: PbCL2

4.3. Sustancias poco solubles: S 0,001M

Son aquellas sustancias con las que se pueden preparar soluciones de concentración

0,001M.

Ejemplo: AgCL; CaF2; AgCN; BaSO4; PbSO4; Ca(PO4)2; PbCO3

5. CONSTANTE DEL PRODUCTO DE SOLUBILIDAD (KPS)

Constante del producto de solubilidad o simplemente producto de la solubilidad la

cual es el producto de las concentraciones molares de los iones constituyentes cada

uno elevado a la potencia de su coeficiente estequiométrico en la ecuación de

equilibrio, o dicho de otra manera es la constante de equilibrio para la reacción en la

que una sal solida se disuelve liberando sus iones constituyentes en solución.

mn

Disueltonmnm nBmABABASólido

nmmn BAKPS

Química III


Si se tiene:

Inicio: S 0 0

44343 3 POAgPOAgPOAgDisueltoSólido

Final: 0 3S S

Aplicando la ley de acción de masas:

s

POAg

POAgKeq

43

4

3*

4

3

43 ** POAgPOAgKeqs

Donde: Ag =3S y 4PO =S

KPSPOAgKeqs43*

433

4

327*27*)3(* SSSSSPOAgKPS

Si se tiene:

Inicio: S 0 0

FMgMgFMgF

DisueltoSólido222

Final: 0 S 2S

Aplicando la ley de acción de masas:

s

MgF

FMgKeq

2

2*

KPSMgFKeqs2*

2* FMgKPS Donde: Mg =S y F =2S

Por lo que 32244*2* SSSSSKPS

6. LEY DEL PRODUCTO DE SOLUBILIDAD

Química III


En una solución saturada de un electrolito fuerte poco soluble el producto de las

concentraciones molares de sus iones elevados cada uno a una potencia que coincide

con el numero de iones que emite una molécula del compuesto, es constante a una

temperatura y presión dados.

6.1. Limitaciones de la ley: La ley se aplica a soluciones saturadas de electrolitos

fuertes poco solubles (s 0,001M)

7. IMPORTANCIA DEL KPS

7.1. Permite calcular la solubilidad de un electrolito fuerte poco soluble y la

concentración de sus iones en solución conociendo el valor del KPS

7.2. Permite inferir si existirá o no la formación de un precipitado cuando mezclamos

dos sustancias.

8. RELACIÓN ENTRE EL KPS Y LA SOLUBILIDAD

Si se tiene:

44242 2 CrOAgCrOAgCrOAg

DisueltoSólido

Inicio: S 0 0

442 2 CrOAgCrOAg

Sólido

Final: 0 2S S

Es un compuesto poco soluble pero altamente disociado:

s

CrOAg

CrOAgKeq

42

4

2*

KPSCrOAgKeqs42*

4

2* CrOAgKPS

Donde: SAg 22

Química III


SCrO

4

Sustituyendo:

3224*4*2 SSSSSKPS

3

4

KPSS

Si KPS= 1,23*10-12 Sustituyendo tenemos que:

Compuesto Expresión de KPS Concentración en

el equilibrio (M)

Relación entre KPS Y S

Catión Anión

AgCL CLAg * S S KPSSSKPS 2

4BaSO

4

2 * SOBa S S KPSSSKPS 2

32COAg

3

2* COAg 2S S

33

44

KPSSSKPS

2PbF 22 * FPb S 2S 3

3

44

KPSSSKPS

3OHAl 33 * OHAl S 3S

44

2727

KPSSSKPS

243 POCa 23

4

32 * POCa 3S 2S

55

108108

KPSSSKPS

53

12

10*75,64

10*23,1

SS

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9. RELACIÓN ENTRE EL KPS Y LA FORMACION DE UN PRECIPITADO O RELACIÓN ENTRE

EL KPS Y EL PRODUCTO IONICO (PI)

El producto iónico es la misma ecuación que el KPS, pero las concentraciones pueden

ser de una solución saturada, insaturada o sobresaturada.

Se determinan las concentraciones reales de los iones y se calcula el PI para

compararlo con el KPS y poder predecir:

Condición Tipo de solución Cambio

PI = KPS Sol Saturada No hay precipitación

PI KPS Sol Insaturada No hay precipitación

PI KPS Sol Sobresaturada Hay precipitación

Ejemplo:

Precipitara el cromato de plata, cuando se mezcla 2,5*10-3 mol de ion plata con 3,8 *

10-8 mol del ion cromato

Datos: 310*5,2 Ag y 8

4 10*8,3 CrO

442 2 CrOAgCrOAg

Sólido

4

2* CrOAgPI

13823 10*44,210*8,3*10*5,2 PI

PI KPS

1213 10*23,110*44,2 No hay precipitación Solución insaturada

Si se tiene que:

310*5,2 Ag

3

4 10*8,3 CrO

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8323 10*38,210*8,3*10*5,2 PI

PI KPS

128 10*23,110*38,2 Hay precipitación Solución sobresaturada

10. FACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDAD

10.1. Temperatura: En general al aumentar la temperatura se incrementa la solubilidad

T S por que las sustancias absorben calor proceso endotérmico

10.2. Solvente:

Concentración de alcohol etílico en

agua %

S CaSO4 (g/100g sol)

0,0 % Alcohol 100% agua 0,208

23,8% Alcohol 64,2 % agua 0,014

41,0% Alcohol 59 % agua 0,0029

En general al adicionar solventes orgánicos la solubilidad decrece.

10.3. Iones extraños:

BrAgAgBr Sólido

44 SOMgMgSO

Va a existir una atracción entre los iones de carga opuesta se forma una capa o

barrera iónica o nube electrónica, los iones Mg rodean al ion Br y los iones

4SO

rodean al ión Ag esas barreras impiden el acercamiento de los iones Ag y Br para

formar SólidoAgBr , el sistema siente que hay deficiencia de iones Ag y Br y

responde aumentando la solubilidad.

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10.4. Presencia de ion común.

Cuando se disuelve un electrolito en un solvente que tiene iones comunes Ej.: 4BaSO

se disuelve en una solución de 4MgSO

44 SOBaBaSO

Sólido 44 SOMgMgSO

Hay un incremento del ion común, por lo que la concentración 4SO se incrementa lo

que hace que el producto iónico sea mayor que el producto de solubilidad (PIKPS), para

restablecer el equilibrio se precipitará una parte de BaSO4 como lo predice el principio de Le

Chatelier, desplazando el equilibrio hacia la izquierda por lo que la solubilidad del 4BaSO

disminuye, hasta que el producto iónico sea igual al producto de solubilidad.

10.5. El p H:

Está relacionado con la concentración de iones H o de OH .

Si tenemos un electrolito fuerte poco soluble como el 2OHFe

OHFeOHFe 22

Si se incrementa OH disminuye la H y el p H el equilibrio se desplaza hacia la

izquierda, disminuye la solubilidad.

11. Problemas:

11.1. Para resolver en clase

11.1.1. Cuál será el producto de solubilidad o KPS, en una solución saturada que

contiene 2,1917mg/mL de Ca(IO3)2, conociendo que el peso molecular del

Ca(IO3)2 =390g/mol

Inicio: S 0 0

323 2 IOCaIOCaSólido

Final: 0 S 2S

Ag

4SO

4SO

4SO

4SO

4SO BrMg

Mg Mg

Mg

Mg

SólidoAgBr +

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SólidoIOCa

IOCaKeq

23

2

3*

KPSIOCaKeq 23*

23* IOCaKPS

Donde: SCa

SIO 23

3242 SSSKPS

Donde:

S=mol/L

2,1917mg-------------1m L

X---------------------1000 m L

gmgmL

mgmLX 1917,27,2191

1

1917,2*1000

310*6197,5

390

1917,2

mol

g

g

PM

gramosnomoles

43233 10*2632,1*10*6197,510*6197,54*10*6197,5 KPS 710*1,7 KPS

11.2. Para resolver en clase

11.2.1. Cuál será la solubilidad expresada en g/m L, si se conoce que el producto de

solubilidad o KPS es 7,1*10-7, en una solución saturada de Ca(IO3)2 Y que el

peso molecular del Ca(IO3)2 es de 390g/mol

Inicio: S 0 0

323 2 IOCaIOCaSólido

Final: 0 S 2S

SólidoIOCa

IOCaKeq

23

2

3*

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KPSIOCaKeq 23*

23* IOCaKPS

Donde: SCa

SIO 23

3242 SSSKPS

LmolKPS

S /10*6199,510*775,14

10*1,7

4

33 73

7

3

5,6199*10-3mol _____ 1000m L

X _____ 1 m L

mol

mL

molmLX 6

3

10*6199,51000

10*6199,5*1

PMmolesNgramosPM

gramosmolesN *

11.2.2. Si se mezclan 300 m L de BaCL2 0,0060 M con 900 m L de K2SO4 0,0080 M

¿Se formara algún precipitado? Conociendo que el KPS es 1,1*10-10

Se tiene:

KCLBaSOSOKBaCL 24422

puede precipitar el sulfato de bario

44 SOBaBaSO

Sólido

Calcular el número de moles de ambos iones:

..MVmolesN

molL

molLBa 310*8,10060,0*3,0

molL

molLSO 3

4 10*2,70080,0*9,0

Calcular la concentración de cada uno en solución

LmLVT 2,11200900300

mL

g

mol

gmolgramos 36 10*1917,2390*10*6199,5

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V

molesNM

ML

molSO 3

3

4 10*62,1

10*2,7

633

4 10*910*6*10*5,1* SOBaPI

KPSPI

106 10*1,110*9

La disolución esta sobresaturada el valor de PI indica que la concentración de los

iones es grande entonces si habrá formación de precipitado

11.3. Problemas propuestos:

11.3.1. Calcule la solubilidad del Ag3PO4 si se conoce que el PM del Ag3PO4 es

419g/mol y que el KPS es 6,53*10-20

11.3.2. Al mezclar 1L de SrCL2 0,20 M con 0,50 L de Na2SO4 0,4 M ¿Cuáles serán las

concentraciones de Sr2+ y de SO4 = en la disolución final? KPS SrSO4= 7,6*10-8

ML

molBa 3

3

10*5,12,1

10*8,1

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