Solubilidad y factores que la afectan

Dr. Roberto Prado Fiedler

Producto de solubilidad y la solubilidad de una sal

En un sistema con un electrolito fuerte y a la vez poco soluble, se establecerá un equilibrio entre el sólido y sus iones en solución.AgCl(s) Ag+

(aq)+ Cl-(aq) Kps = [Ag+][Cl-]

La cte. se denomina “Producto de Solubilidad”La Constante y la Solubilidad no son igualesnuméricamente, pero a partir del conocimiento de uno puede obtenerse el otro

Expresiones de la solubilidad

Hay dos formas de hacerlo:

Solubilidad: número de gramos de soluto en un litro de una solución saturada (g/L).

Solubilidad molar: número de moles de soluto en un litro de una solución saturada (mol/L)

Obtención de Kps a partir de la solubilidad

La solubilidad del BaSO4, definida como moles del sólido que se disuelven como máximo en un litro de solución es de 1,00*10-5 M a 25°C.BaSO4(s) = Ba2+

(aq) + SO4=

(aq) Kps= [Ba2+][SO4=]

s = solubilidad del BaSO4=[Ba2+] =[SO4=] = 1,0·10-5M

Luego, Kps= s2 = 1,0·10-10 [mol/L]2

Importante recordar:

Solubilidad, en general, es la máxima cantidad de sustancia que se disuelve en una cantidad dada de aguaProducto de solubilidad es una constante de equilibrio.Solubilidad molar, solubilidad y producto de solubilidad se refieren todos a una solución saturada.

Relación Kps - solubilidad

¿Cuál es el Kps del Ca(OH)2 si su solubilidad s= 0,02M?

Ca(OH)2(s) = Ca2+(aq) + 2OH-

(aq) Kps= [Ca2+][OH-]2

[Ca2+] = s ; [OH-] = 2s ⇒ Kps= s·(2s)2 = 4s3 = 4*(0,02)3

Luego, Kps= 3,2·10-5 [mol/L]3

Kps= 108s5

s=( Kps/108)1/53s 2s[Ca2+]3[PO43-]2Ca3(PO4)2

Kps= 27s4

s=( Kps/27)1/4s 3s[Al3+][OH-]3Al(OH)3

Kps= 4s3

s=( Kps/4)1/3s 2s[Pb2+][F-]2PbF2

Kps= 4s3

s=( Kps/4)1/32s s [Ag+]2[CO3=] Ag2CO3

Kps= s2

s=(Kps)1/2s s[Ba2+][SO4=] BaSO4

Kps= s2

s=(Kps)1/2s s [Ag+][Cl-] AgCl

Relación entre Kps y s Concentración en_el equilibrio (M) .CATION ANION

Expresión de KpsCOMPUESTO

Efecto de agregar un ion común:A un litro de solución saturada de Ca(OH)2 (0,02M), se le agrega 0,01 mol de NaOH. ¿Qué pasa con la solubilidad? Equilibrio se opone al aumento.Única forma de consumir OH- es por asociación con iones Ca2+ para generar Ca(OH)2.

Ca(OH)2(s) = Ca2+(aq) + 2OH-

(aq)

[Ca2+] = s ; [OH-] = (0,01 + 2s) y como Kps= 3,2·10-5= [Ca2+][OH-]2 , resolviendo s= 0,003 M ⇒ Solubilidad ha disminuido!

Efecto del ion común sobre la solubilidad

Bajo condiciones de equilibrio la expresión del Kpsse cumple aunque haya otras sustancias en la solución.Si la otra sustancia genera iones que participan en el equilibrio del electrolito fuerte poco soluble, en forma cualitativa se predice que la solubilidad se verá reducida.Este fenómeno se llama efecto del ion común.

Ejemplo de ion comúnCalcule la solubilidad del CaF2(s) en solución 0,1 M de

Ca(NO3)2. Kps= 1,8·10-10

CaF2(s) = Ca2+(aq) + 2F-

(aq) Kps= [Ca2+][F-]2

Puesto que nitratos son solubles, la solución contendrá 0,1 M de Ca2+. En el equilibrio se tiene:[Ca2+]eq= [Ca2+]Ca(NO3)2

+ [Ca2+]CaF2, [F-]eq = [F-]CaF2

Si s = solubilidad del CaF2 , [Ca2+]eq= 0,1+s, [F-]eq= 2sluego (0,1+s)(2s)2 = 1,8·10-10

Como la solubilidad s<<spuro , (0,1+s) ≈ 0,1resolviendo: 0,1(2s)2 = 1,8·10-10 ⇒ s = 2,1·10-5 M

Aumento de solubilidad por competencia por ión común: efecto del cambio de pH

Efecto del pHSolubilidad de muchas sustancias depende del pH Mg(OH)2(s) = Mg2+

(aq) + 2OH-(aq)

Al añadir OH- aumenta el pH y el equilibrio se desplaza hacia la izquierda. Al añadir H+ ocurre a la inversa.Resolviendo la solubilidad molar en este caso,

Kps= [Mg2+][OH-]2 = 1,2·10-11

Kps= (s)(2s) 2 = 4s3 = 1,2·10-11 ⇒s = 1,4·10-4 M

De ahí, en equilibrio [OH-] = 2*1,4·10-4 = 2,8·10-4 MpOH = -log (2,8 ·10-4) = 3,55

pH = 14 – 3,55 = 10,45

pH también influye en solubilidad de sales con anión básico

BaF2(s) Ba2+(aq) + 2F-

(aq) , Kps= [Ba2+][F-]2

En medio ácido, la [H+] desplaza el siguiente equilibrio hacia la derecha:H+

(aq) + F-(aq) HF (aq)

Como [F-] disminuye, [Ba2+] debe aumentar para mantener el equilibrio, disolviéndose más BaF2 :

BaF2(s) Ba2+(aq) + 2F-

(aq)2H+

(aq) + 2F-(aq) 2HF (aq)

Global: BaF2(s) + 2H+(aq) Ba2+

(aq) + 2HF (aq)