Equilibrio de precipitación

Equilibrio de precipitación

Equilibrios de solubilidad

AgCl (s) Ag⁺ (aq) + Cl^- (aq)

K_ps = [Ag⁺][Cl^-]

K_ps es la constante del producto de solubilidad

MgF₂ ^(s) Mg^{2+ (aq)} + 2F^{- (aq)} K_sp = [Mg²⁺][F^-]² Ag₂CO₃ (s) 2Ag⁺ (aq) + CO₃^2- (aq) K_sp = [Ag⁺]²[CO₃^2-] Ca₃(PO₄)₂ (s) 3Ca²⁺ (aq) + 2PO₄^3- (aq) K_sp = [Ca²⁺]³[PO₃^3-]² Disolución de un sólido iónico en agua:

Q = K_sp Disolución saturada

Q < K_sp Disolución insaturada No precipita Q > K_sp Disolución sobresaturada Precipita

Escribe la expresión de Kps de las siguientes especies:

a) Carbonato de magnesio b) Hidróxido ferroso c) Fostato cálcido d) Sulfuro de plata

K_sp = [Mg²⁺][CO₃^2-] K_sp = [Fe²⁺][OH^-] ²

K_sp = [Ca²⁺]³[PO₄^3-]² a) MgCO₃(s) Mg²⁺(aq) + CO₃^2-(aq)

b) Fe(OH)₂(s) Fe²⁺(aq) + 2OH^- (aq) c) Ca₃(PO₄)₂(s) 3Ca²⁺(aq) + 2PO₄^3-(aq) d) Ag₂S(s) 2Ag⁺(aq) + S^2-(aq)

S^2-(aq) + H₂O(l) HS^-(aq) + OH^-(aq)

Ag₂S(s) + H₂O(l) 2Ag⁺(aq) + HS^-(aq) + OH^-(aq)

Solubilidad molar (mol/L) es el número de moles de soluto disueltos en un 1 L de una disolución saturada.

Solubilidad (g/L) es el número de gramos de soluto disueltos en 1 L de una disolución saturada.

¿Cuál es la solubilidad del AgCl en g/L ?

AgCl (s) Ag⁺ (aq) + Cl^- (aq)

Inicial (M) Cambio (M) Equilibrio (M)

0.00 +s

0.00 +s

s s

s = K

√

[Ag⁺] = 1.3 x 10^-5 M [Cl^-] = 1.3 x 10^-5 M

Solubilidad AgCl = 1.3 x 10^-5 mol AgCl 1 L soln

143.35 g AgCl 1 mol AgCl

x = 1.9 x 10^-3 g/L

K_sp = 1.6 x 10^-10 = [Ag+][Cl-] = s²

Relación entre la solubilidad y K

a 25

C

Fórmula K_ps Solubilidad (M)

MgCO₃ 3.5 x 10^-8 1.9 x 10^-4 PbSO₄ 1.6 x 10^-8 1.3 x 10^-4 BaCrO₄ 2.1 x 10^-10 1.4 x 10^-5 Ca(OH)₂ 5.5 x 10^-6 1.2 x 10^-2

BaF₂ 1.5 x 10^-6 7.2 x 10^-3

CaF₂ 3.2 x 10^-11 2.0 x 10^-4 Nº de iones

2 2 2 3 3 3

3 Ag₂CrO₄

Catión:Anión 1:1

1:1 1:1 1:2 1:2 1:2

2:1 2.6 x 10^-12 8.7 x 10^-5

Si se añaden 2 mL de NaOH 0.2 M a 1 L de CaCl₂ 0.1 M, ¿se formará un precipitado?

Los iones presentes en la disolución son Na⁺, OH^-, Ca²⁺, Cl^-. Solamente es posible la precipitación de Ca(OH)₂.

¿Es Q > K_ps para el Ca(OH)₂?

[Ca²⁺]₀ = 0.100 M [OH^-]₀ = 4.0 x 10^-4 M

K_ps = [Ca²⁺][OH^-]² = 8.0 x 10^-6

Q = [Ca²⁺]₀[OH^-]₀² = 0.10 x (4.0 x 10^-4)² = 1.6 x 10^-8

Q < K_ps No se formará ningún precipitado

Precipitación fraccionada

Cuando en una disolución hay varios iones capaces de precipitar con un reactivo común es posible precipitar escalonadamente

dichos iones en determinadas condiciones, hasta llegar a un punto en que la precipitación puede ser simultánea.

A₁^- + B⁺ A₁B

A₂^- + B⁺ A₂B Si K^(A1B) < K^(A2B)

K^(A1B) = [A₁^-][B⁺] K^(A2B) = [A₂^-][B⁺]

[A₁^-] [A₂^-]

K^(A₁^B) K^(A₂^B)

=

[A₁^-] [A₂^-]

K^(A1B)

K^(A₂^B)

>

[A₁^-] [A₂^-]

K^(A₁^B) K^(A₂^B)

<

[A₁^-] [A₂^-]

K^(A₁^B) K^(A₂^B)

=

Precipitará sólo A₁^-

Precipitará sólo A₂^-

Precipitaran ambos en esa relación

A una disolución que contiene 10 g de Sr²⁺ y 10 mg de Ba²⁺ por litro, se añade H₂SO₄ diluido hasta comienzo de precipitación. Indicar la naturaleza del precipitado formado.

K^(SrSO₄⁾

K^(BaSO₄⁾ = 2,8 × 10^-7

10^-10 = 2800 10

= 87

[Sr²⁺] = 0,115 0,01

= 137

[Ba²⁺] = 7,2 × 10^-5

[Sr²⁺] [Ba²⁺]

0,115 7,2 × 10^-5

= = 1570

1570 < 2800, luego precipita BaSO₄

Efecto del ion común en la solubilidad

adición CrO₄^2- PbCrO₄(s) Pb²⁺(aq) + CrO₄^2-(aq)

El efecto del ion común y la solubilidad

La presencia de un ion común disminuye la solubilidad de la sal.

¿Cuál es la solubilidad molar del AgBr en (a) agua pura y (b) NaBr 0.001 M?

AgBr (s) Ag⁺ (aq) + Br^- (aq)

K_ps = 7.7 x 10^-13 s² = K_ps

s = 8.8 x 10^-7

NaBr (s) Na⁺ (aq) + Br^- (aq)

[Br^-] = 0.0010 M

AgBr (s) Ag⁺ (aq) + Br^- (aq)

[Ag⁺] = s [Br^-] = 0.0010 + s ≈ 0.0010

+ s + s

C

I 0.001

E s 0.001 + s

El efecto salino y la solubilidad

La presencia sales extrañas aumenta la solubilidad de la sal.

AgCl (s) Ag⁺ (aq) + Cl^- (aq)

K_ps = 1.6 x 10^-10 = |Ag⁺ | × |Cl^-|

Al ↑ [salina] ↑la fuerza iónica(I) ↓f^Ag+ y fCl^- → ↑ [Ag⁺] y [Cl^-], el AgCl se disolverá en mayor proporción

= [Ag⁺]×f^Ag+ [Cl^-]×f^Cl- [Ag⁺]×[Cl^-] = 1.6 x 10^-10

fAg⁺ × fCl^-

- log f = O,5 Z_i² √ I ; I = ½ ΣC_iZ_i²= ½ (C₁Z₁² + C₂Z₂² + …..)

pH y solubilidad: efecto del ion común

La presencia de un ion común disminuye la solubilidad.

Mg(OH)₂ (s) Mg²⁺ (aq) + 2OH^- (aq)

K_ps = [Mg²⁺][OH^-]² = 1.2 x 10^-11 K_ps = (s)(2s)² = 4s³

4s³ = 1.2 x 10^-11 s = 1.4 x 10^-4 M

[OH^-] = 2s = 2.8 x 10^-4 M pOH = 3.55 pH = 10.45

A pH inferiores a 10.45

↓ [OH^-]

OH^- (aq) + H⁺ (aq) H₂O (l) quitamos

Aumenta la solubilidad Mg(OH)₂ A pH superiores a 10.45

↑ [OH^-]

añadimos

pH y solubilidad

1. Los precipitados formados por un anión básico (BO₃^-, CrO₃^2-, C₂O₄^2-...) se disuelven en ácidos fuertes (por formación de un ácido débil).

BaCO₃ + 2H⁺ Ba²⁺ + H₂CO₃

H₂CO₃ CO₃^2- + 2H⁺ CO₂ + H₂0

2. Los precipitados formados por un catión ácido (NH₄⁺) se disuelven en bases fuertes (por formación de una base débil).

NH₄⁺ + OH^- NH₃ + H₂O

¿Cómo afecta a la solubilidad de los compuestos iónicos la adición de H₃O⁺ procedes de un ácido fuerte?

a) PbBr₂ b) Cu(OH)₂ c) FeS

Br^- es el anión de un ácido fuerte. No tiene ningún efecto.

OH^- es el anión un ácido débil (agua). Por tanto el equilibrio se desplaza hacia la derecha y aumenta la solubilidad.

S^2- es el anión de un ácido débil y reacciona con el agua para producir iones OH^-.

a) PbBr₂(s) Pb²⁺(aq) + 2Br^-(aq)

b) Cu(OH)₂(s) Cu²⁺(aq) + 2OH^-(aq)

c) FeS(s) Fe²⁺(aq) + S^2-(aq)

FeS(s) + H₂O(l) Fe²⁺(aq) + HS^-(aq) + OH^-(aq)

Equilibrio de iones complejos (T. de Werner)

Ion complejo: ion que contiene un catión metálico central unido a una o más moléculas o iones.

Co^{2+ (aq)} + 6NH₃ ^(aq) [Co(NH₃)₆]^{3+ (aq)}

átomo

central ligandos índice de

coordinación

Ligando: moléculas o iones que rodean al metal en un ion complejo y que tiene al menos un par de e- no compartidos.

H O

H

• • •• • •

H N

H H • •• •••Cl

••

-

Compuesto de coordinación: especie neutra que contiene uno o más iones complejos.

[Co(NH₃)₆]Cl₃

Ácido Lewis Base Lewis

Equilibrio de iones complejos (T. de Werner)

Un ion complejo es un ion que contiene un catión metálico central unido a una o más moléculas o iones.

Co²⁺ (aq) + 4Cl^- (aq) CoCl₄^2-(aq)

K_f = [CoCl₄ ] [Co²⁺][Cl^-]⁴

2-

La constante de estabilidad o de formación (K_f) es la constante del equilibrio para la formación del ion complejo.

estabilidad

átomo

central ligandos índice de

coordinación

Compuestos de coordinación

Átomo donador: Átomo de un ligando que está unido directamente al átomo metálico.

H O

H

• • •• • •

H N H H

Número de coordinación: El número de átomos donadores que rodean al átomo metálico central en el ión complejo.

Ligandos con:

Un átomo donor monodentado

Dos átomos donadores bidentado Tres átomos donadores polidentado

H₂O, NH₃, Cl^- etilendiamina

EDTA

H₂•N• CH₂ CH₂ •NH• ₂

Ligando bidentado Ligando polidentado (EDTA)

Compuestos de coordinación

Algunos ligando comunes

¿Cuál es el número de oxidación del metal en K[Au(OH)₄] y en [Cr(NH₃)₆](NO₃)₃ ?

OH^- tiene carga -1 K⁺ tiene carga +1

? Au + 1 + 4x(-1) = 0 Au = +3

NO₃^- tiene carga -1 NH₃ no tiene carga

? Cr + 6x(0) + 3x(-1) = 0 Cr = +3

Nomenclatura de los compuestos de coordinación

1. El catión se escribe antes que el anión.

2. Primero se nombran los L en orden alfabético, y al final el ion metálico.

3. El nombre de los L anionicos terminan en -o. Los L neutros toman el nombre de la molécula, excepto el H₂O (acuo), CO (carbonilo) y NH₃ (amino).

4. Cuando hay mas de un L se utilizan los prefijos di-, tri-, tetra-, penta-, y hexa-. Si el L ya contiene uno de estos prefijos, se utilizan los prefijos bis, tris, y tetraquis.

5. El EO del metal se escribe con nº romanos entre paréntesis después del nombre del metal.

6. Si el complejo es un anión, su nombre termina en –ato.

¿Nombra el compuesto [Cr(H₂O)₄Cl₂]Cl ?

Cloruruo de tetraacuodiclorocromo(III)

Escribe la fórmula del sulfato de tris(etilendiamino)cobalto(II)

[Co(en)₃]SO₄

Nombra o formula:

a) Na₃[AlF₆],

b) b) [Co(en)₂Cl₂]NO₃,

c) tetraaminebromochloroplatinum(IV) chloride, d) hexaaminecobalt(III) tetrachloro-ferrate(III)

a) El ion complejo es [AlF₆]^3-.

Los ligandos son seis (hexa-) fluoruros (fluoro-): hexafluoro El aluminio es el ion metálico central: aluminato

El ion aluminio sólo tiene número de oxidación +3, por lo que no se necesita ningún numeral.

hexafluoroaluminato sódico

b) Hay dos ligandos, el cloro y el etilendiamino:

dicloro, bis(etilendiamino)

Es un complejo cationico y el EO del Co lo escribimos con nº romanos (III)

El anión nitrato, se nombra al principio.

Nitrato de diclorobis(etilendiamino)cobalto(III)

Cloruro de tetraaminobromocloroplatino(IV)

c) 4 NH₃ Br

-

Cl

-

Cl

-

Pt⁴

+

[Pt(NH₃)₄BrCl]Cl₂ d)

hexaaminecobalt(III) tetrachloro-ferrate(III) 6 NH₃ Co³⁺ 4 Cl^- Fe³

+

Qualitative Analysis of

Cations

Flame Test for Cations

lithium sodium potassium copper

Cr(NH

)

, un ion complejo típico

Constantes de formación (K_f) de algunos iones complejos a 25 ºC

Una industria química convierte Zn(H₂O)₄²⁺ en Zn(NH₃)₄²⁺, más estable, mezclando 50 L de

Zn(H₂O)₄²⁺ 0.002M y 25 L de NH₃ 0.15M. ¿Cuál es la [Zn(H₂O)₄²⁺] final? K_f del Zn(NH₃)₄²⁺ = 7.8 x 10⁸.

(25 L)(0.15M) [Zn(H₂O)₄²⁺]_incial =

75 L = 1.3 x 10^-3M (50L)(0.002M)

Zn(H₂O)₄²⁺(aq) + 4NH₃(aq) Zn(NH₃)₄²⁺(aq) + 4H₂O(l) [Zn(NH₃)₄²⁺]

[Zn(H₂O)₄²⁺][NH₃]⁴

K_f = = 7.8x10⁸

Inicial Cambio Equilibrio

1.3x10^-3 5.0x10^-2 0 -

-1.3x10^-3 -4(1.3x10^-3M) (+1.3x10^-3) -

x 4.5x10^-2 1.3x10^-3 -

K_f = [Zn(NH₃)₄²⁺]

[Zn(H₂O)₄²⁺][NH₃]⁴ = 7.8x10⁸ = 1.3x10^-3 x(4.5x10^-2) x = 4.1x10^-7M

Zn(H₂O)₄²⁺(aq) + 4NH₃(aq) Zn(NH₃)₄²⁺(aq) + 4H₂O(l)

En el revelado de una pelicula en blanco y negro, el exceso de AgBr es eliminado mediante una disolución acuosa de tiosulfato sódico (), produciendosa la

formación del ion complejo Ag(S₂O₃)₂^3-. Calcula la

solubilidad del AgBr en a) H₂O; b) Na₂S₂O₃ 1M. K_f del Ag(S₂O₃)₂^3- es 4.7x10¹³ y K_ps AgBr es 5.0x10^-13.

s = [AgBr]_disuelto = [Ag⁺] = [Br^-] K_ps = s² = 5 x 10^-13; s = 7.1 x 10^-7M

a)

b)

AgBr(s) Ag⁺(aq) + Br^-(aq) K_ps = [Ag⁺][Br^-] = 5 x 10^-13

AgBr(s) Ag⁺(aq) + Br^-(aq) Ag⁺(aq) + 2S O ^2-(aq) Ag(S O ) ^3-(aq)

K_global = K_ps x K_f = [Br^-][Ag(S₂O₃]₂^3-

[AgBr][S₂O₃^2-]² = (5.0x10^-13)(4.7x10¹³) = 24

Inicial Cambio Equilibrio

- - -

1 -2s 1 – 2s

0 0

+s +s

s

K_global= s²

(1 – 2s)² = 24 s

1 - 2s = (24)^1/2 S = [Ag(S₂O₃)₂^3-] = 0.45M

AgBr(s) + 2S₂O₃^2-(aq) Br^-(aq) + Ag(S₂O₃)₂^3-(aq)

s

• Por:

Dr. J.A. Organero Gallego www.quimicafisica.es

Universidad de Castilla la-Mancha

UCLM