3ªPractica Ensayos de Solubilidad

3ºPractica Ensayos de Solubilidad

Consideremos una sal poco soluble como el cloruro de plata, AgCl. Al disolverse, se producirá el siguiente equilibrio heterogéneo:

cuya constante de equilibrio será:

Al ser el cloruro de plata una sustancia sólida, en el equilibrio prácticamente permanece constante, por lo que se define el producto de solubilidad K_ps como:

K_ps = K.[AgCl] = [Ag⁺].[Cl^-]

En general, para una sustancia iónica insoluble o poco soluble en agua A_xB_y, su producto de solubilidad será:

A_xB_y (s)           x A^+y + y B^-x                K_ps = [A^+y]^x . [B^-x]^y

es decir, el producto de solubilidad es el producto de las concentraciones máximas de los iones en disolución a una temperatura dada.

Los productos de solubilidad K_ps sólo se definen para sustancias muy poco solubles, ya que para las sustancias muy solubles, la saturación de sus disoluciones se produce a concentraciones tan elevadas que no se cumple la ley de acción de masas.

A continuación te damos en la siguiente tabla los productos de solubilidad de algunas sustancias a 15 ºC:

Tipo de sal	Fórmula	Expresión	Kps
Fluoruros
Fluoruro de bario	BaF2	[Ba+2].[F-]2	1’7.10-6
Fluoruro de calcio	CaF2	[Ca+2].[F-]2	3’4.10-11
Cloruros
Cloruro de plata	AgCl	[Ag+].[Cl-]	1’0.10-10
Cloruro de mercurio (II)	HgCl2	[Hg+2].[Cl-]2	2’0.10-18
Cloruro de plomo (II)	PbCl2	[Pb+2].[Cl-]2	1’7.10-5
Yoduros
Yoduro de plata	AgI	[Ag+].[I-]	8’5.10-17
Yoduro de cobre (I)	CuI	[Cu+].[I-]	5’0.10-12
Yoduro de plomo (II)	PbI2	[Pb+2].[I-]2	1’4.10-8
Sulfuros
Sulfuro de cinc	ZnS	[Zn+2].[S-2 ]	1’0.10-23
Sulfuro de mercurio (II)	HgS	[Hg+2].[S-2 ]	2’0.10-52
Sulfuro de cobre (II)	CuS	[Cu+2].[S-2 ]	8’5.10-36
Sulfuro de cobalto (II)	CoS	[Co+2].[S-2 ]	8’0.10-22
Sulfuro de plata	Ag2S	[Ag+]2.[S-2 ]	1’6.10-49
Hidróxidos
Hidróxido de aluminio	Al(OH)3	[Al+3].[OH-]3	2’0.10-33
Hidróxido de hierro (III)	Fe(OH)3	[Fe+3].[OH-]3	1’1.10-36
Hidróxido de hierro (II)	Fe(OH)2	[Fe+2].[OH-]2	1’6.10-14
Hidróxido de manganeso (II)	Mn(OH)2	[Mn+2].[OH-]2	4’0.10-14
Hidróxido de cinc	Zn(OH)2	[Zn+2].[OH-]2	1’8.10-14
Hidróxido de plata	Ag(OH)	[Ag+].[OH-]	1’0.10-8
Cromatos
Cromato de bario	BaCrO4	[Ba+2].[CrO4-2]	2’4.10-10
Cromato de plata	Ag2CrO4	[Ag+]2.[CrO4-2]	1’2.10-12
Sulfatos
Sulfato de bario	BaSO4	[Ba+2].[SO4-2]	1’0.10-10
Sulfato de calcio	CaSO4	[Ca+2].[SO4-2]	2’0.10-4
Carbonatos
Carbonato de calcio	CaCO3	[Ca+2].[CO3-2]	1’0.10-8
Carbonato de magnesio	MgCO3	[Mg+2].[CO3-2]	2’6.10-5
Carbonato de plomo (II)	PbCO3	[Pb+2].[CO3-2]	3’3.10-14

Es importante resaltar que los equilibrios heterogéneos son dinámicos, es decir, que con la misma velocidad que el sólido se disuelve, los iones en disolución interaccionan para volver a dar el sólido precipitado. A diferencia del equilibrio homogéneo, la adición de más sólido no causa cambio alguno en la concentración de los iones en solución, ya que al estar la disolución saturada, todo lo que añadamos de sólido, al no poderse disolver, precipitará directamente.

El producto de solubilidad de una determinada sustancia nos puede servir para averiguar si en unas determinadas condiciones se va a formar un precipitado o no. Por ejemplo, dada la reacción:

AxBy (s)                x A+y + y B-x              Kps = [A+y]x . [B-x]y
si [A+y]x . [B-x]y > Kps	las concentraciones de los iones deberán disminuir, de manera que, habrá precipitación hasta que la disolución quede saturada.
si [A+y]x . [B-x]y = Kps	no hay precipitación, pero la disolución está saturada, está en el límite para que no haya precipitación.
si [A+y]x . [B-x]y < Kps	no hay precipitación, pudiendo albergar la disolución más cantidad de soluto, es decir, no está saturada.

Vamos a ver un ejemplo:

Se mezclan volúmenes iguales de una disolución 0'002 M de TiNO₃ y 0'004 M de NaI. ¿Se obtendrá TiI precipitado?.

K_ps (TiI) = 8'9 10^-8 M²

como las disoluciones que mezclamos son de sales totalmente solubles, la concentración de los iones en la disolución resultante será la mitad ya que al mezclar volúmenes iguales, el volumen total será el doble, es decir:

[Ti⁺].[I^-] = 0'001 .0'002 = 2.10^-6 mol²/litro²

a este producto de concentraciones, guardando la misma estructura que el producto de solubilidad, pero que no contiene los valores de las concentraciones en el equilibrio, se le denomina producto iónico. Como dicho producto iónico es mayor que el producto de solubilidad del TiI, sí se producirá precipitado hasta que las concentraciones en disolución se igualen a la solubilidad de dicho compuesto.

Conociendo el producto de solubilidad de una sustancia, puede calcularse su solubilidad en agua, por ejemplo:

Calcular la solubilidad del AgI en agua sabiendo que su producto de solubilidad es 8'5.10^-17:

		AgI (s)		Ag+ (ac)	+	I- (ac)
inicio (M)		c		0		0
equilibrio (M)		c - s		s		s

donde "s" son los moles/litro de la sal que se han disuelto, es decir, su solubilidad. El AgI se irá disolviendo hasta que el producto de los iones en disolución sea igual al producto de solubilidad:

K_ps = 8'5 10^-17 = [Ag⁺].[I^-] = s.s = s²

luego:              

s =   9'2 10^-9   moles/litro

por otro lado, como es obvio, también conociendo la solubilidad de un determinado compuesto iónico, se podrá calcular su producto de solubilidad.