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EQUILIBRIO DE
SOLUBILIDAD -
IONES COMPLEJOS
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Equilibrio de Solubilidad
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 Muchos proceso naturales depende...
La constante de producto de Solubilidad
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Por ejemplo, Ioduro ...
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Una muestra de 1.0-L de ...
Cálculo de Kps a partir Solubilidad
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Cuando 4.8 x 10-5 mol de...
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Entonces:
]OC][[Ca
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Por ejemplo , si queremos...
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Ahora reacomodamos la ecuación :...
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En agua pura , la molaridad fue ...
Predicción de las reacciones de
precipitación
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Criterio para Precipitacion
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Criterio para Precipitación
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Si Qc excede el valor de Kps, la...
Prediciendo si la precipitación ocurrirá
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La concentración de...
Separación de los iones por precipitación
fraccionada
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Efecto del PH en la solubilidad
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Effect of pH on Solubility
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Quimica - equilibrio de solubilidad y complejos

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Tema importante del curso de Química General, "Equilibrio de solubilidad y complejos"
~ H-Kramer

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Quimica - equilibrio de solubilidad y complejos

  1. 1. EQUILIBRIO DE SOLUBILIDAD - IONES COMPLEJOS Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved
  2. 2. Equilibrio de Solubilidad Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved.  Muchos proceso naturales dependen de la precipitacion o de la ligera disolución de sales . Las constantes de quilibrio nos ayudaran a responder preguntas con respecto a solubilidad y precipitacion
  3. 3. La constante de producto de Solubilidad Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved.  Cuando un exceso de un compuesto ligeramente soluble es mezclado con agua , un equilibrio es establecido entre el sólido y el ión de la solución saturada. . Para la sal oxalato de calcio, CaC2O4, se tiene el siguiente equilibrio: (ac)OC(ac)Ca)( 2 42 2 42  sOCaC H2O
  4. 4. La constante de producto de Solubilidad Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved. La constante de equilibrio para este proceso es denominado constante de producto de solubilidad. ]OC][[Ca 2 42 2  psK
  5. 5. La constante de producto de Solubilidad Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved.  En general , la constante de producto de solubilidad es la constante de equilibrio para el equilibrio de solubilidad de un compuesto iónico ligeramente soluble (o casi insoluble) Es igual al producto de las concentraciones en equilibrio de los iones del compuesto. Cada concentración es elevada a una potencia igual al número de tales iones presentes en el compuesto.
  6. 6. La constante de producto de Solubilidad Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved. Por ejemplo, Ioduro de plomo, PbI2, es una sal ligeramente soluble. El equilibrio es : (ac)2I(ac)Pb)( 2 2  sPbI H2O 22 ]I][[Pb  psK
  7. 7. Calculo de Kps a partir Solubilidad Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved. Una muestra de 1.0-L de una solucion saturada de oxalato de calcio, CaC2O4, contiene 0.0061-g de la sal a 25 oC. Calcular Kps para esta sal a 25 oC.Primero convertir la solubilidad de g/l a moles/l 42 42 4242 OCaCg128 OCaCmol1 )L/OCaCg0061.0(OCaCM  L/OCaColm108.4 42 5 
  8. 8. Cálculo de Kps a partir Solubilidad Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved. Cuando 4.8 x 10-5 mol del sólidos se disuelve éste forma 4.8 x 10-5 moles de cada ión. (ac)OC(ac)Ca)( 2 42 2 42  sOCaC H2O 4.8 x 10-5 +4.8 x 10-5 0 0Inicio 4.8 x 10-5Equilibrio +4.8 x 10-5Cambio
  9. 9. Cálculo de Kps a partir Solubilidad Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved. . Entonces: ]OC][[Ca 2 42 2  psK )108.4)(108.4( 55  Kps 9 103.2  psK
  10. 10. Cálculo de Kps a partir Solubilidad Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved. En un experimento, se encuentra que 1.2 x 10-3 mol de Ioduro de plomo(II) , PbI2, se disuelve en 1.0 L de agua a 25 oC.Calcule el Kps a esta temperatura.
  11. 11. Cálculo de Kps a partir Solubilidad Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved. Inicio 0 0 Cambio +1.2 x 10-3 +2 x (1.2 x 10-3) Equilibrio 1.2 x 10-3 2 x (1.2 x 10-3) . (aq)2I(aq)Pb)s(PbI 2 2   H2O
  12. 12. Cálculo de Kps a partir Solubilidad Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved. : 22 sp ]I][[PbK   233 sp ))102.1(2)(102.1(K   9 sp 109.6K  
  13. 13. Cálculo de Solubilidad a partir de Kps Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved. El mineral fluorita es fluoruro de calcio, CaF2. Calcule la solubilidad (en gramos por litro) de fluoruro de calcio en agua si Ksp 3.4 x 10-11 . 43 11- 100.2 4 103.4 x     sp 22 K]F][[Ca  112 104.3(x)(2x)  
  14. 14. Cálculo de Solubilidad a partir de Kps Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved. Convertir g/L (CaF2 78.1 g/mol). 2 24 CaF1 CaF1.78 /100.2dsolubilida mol g Lmol   L/CaFg106.1 2 2 
  15. 15. Solubilidad y efecto del ión común Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved. La importancia del Kps llega a ser aparente cuando se considera la disolución de una sal en otra sal que contenga el mismo catión.
  16. 16. Solubilidad y efecto del ion común Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved. Por ejemplo , si queremos determinar la solubilidad del oxalato de calcio en una solución de cloruro de calcio . Cada sal contribuye con el mismo catión (Ca2+) El efecto es hacer que el oxalato de calcio sea menos soluble de lo que podría ser en agua pura.
  17. 17. Un problema para considerar Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved. Determine la solubilidad molar del oxalato de calcio en 0.15 M de cloruro de calcio.El Kps para el oxalato de calcio es 2.3 x 10-9. Notar que antes de disolverse el oxalato de calcio ya tenia una concentración de 0.15 M de iones Ca2+ en la solución. (ac)OC(ac)Ca)( 2 42 2 42  sOCaC H2O 0.15+x +x 0.15 0Inicio xEquilibrio +xCambio
  18. 18. Un problema para considerar Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved. . Sustituimos la constante de equilibrio psK  ]OC][[Ca 2 42 2 9 103.2)x)(x15.0(  
  19. 19. Un problema para considerar Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved. Ahora reacomodamos la ecuación : x15.0 103.2 x 9     15.0 103.2 9   8 105.1x  
  20. 20. Un problema para considerar Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved. En agua pura , la molaridad fue 4.8 x 10-5 M, lo cual es 3000 veces más. Por lo tanto , la solubilidad molar del oxalato de calcio en 0.15 M CaCl2 es 1.5 x 10-8 M.
  21. 21. Predicción de las reacciones de precipitación Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved.  .
  22. 22. Criterio para Precipitacion Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved.  Para determinar si un sistema en equilibrio se desplaza hacia la reacción reversa es necesario evaluar el cociente de reacción, Qc. Para predecir la dirección de la reacción , se debe comparar Qc con Kc . El cociente de reacción tiene la misma forma para la expresión de Kps , pero las concentraciones de los productos son valores iniciales.
  23. 23. Criterio para Precipitación Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved. Considerar el siguiente equilibrio: (ac)2Cl(ac)Pb)( 2 2  sPbCl H2O
  24. 24. Criterio para Precipitación Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved. La expresión de Qc es: 22 c ]Cl[][PbQ ii   Donde las concentraciones iniciales son denotadas por i.
  25. 25. Criterio para Precipitación Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved. Si Qc excede el valor de Kps, la precipitación ocurre. Si Qc es menor que Kps, mas soluto puede disolverse Si Qc es igual a Kps, la solución esta saturada.
  26. 26. Prediciendo si la precipitación ocurrirá Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved. La concentración del ión calcio en el plasma sanguíneo es 0.0025 M. Si la concentración del ion oxalato es 1.0 x 10-7 M, prediga si el oxalato de calcio precipita. Kps para oxalato de calcio es 2.3 x 10-9. El cociente de producto ionico es , Qc,: ii ]OC[][Ca 2 42 2  cQ )10(1.0(0.0025)Q 7- c  sp 10- c K102.5Q  No se espera que haya precipitado
  27. 27. Separación de los iones por precipitación fraccionada Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved.  Precipitación fraccionada es una técnica que consiste en separar dos o más iones de una solución añadiendo un reactante que precipite primero a un ión luego a otro y asi sucesivamente. Por ejemplo , cuando se agrega lentamente cromato de potasio, K2CrO4, a una solución que contiene Ba2+ y Sr2+, cromato de bario precipita primero.
  28. 28. Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved. Despues que el ion Ba2+ haya precipitado , cromato de estroncio empieza a precipitar Es entonces posible separar Ba2+ de Sr2+ por precipitación fraccionada usando K2CrO4.
  29. 29. Efecto del PH en la solubilidad Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved.  A veces es necesario tener en cuenta otras reacciones de iones acuosos. Por ejemplo, si el anión es la base conjugada del ácido débil, éste reaccionará con H3O+. Se espera que la solubilidad sea afectada por el pH.
  30. 30. Effect of pH on Solubility Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved. Considerar el siguiente equilibrio. (ac)OC(ac)Ca)( 2 42 2 42  sOCaC H2O El ion oxalato es el conjugado del ácido débil (HC2O4 -), éste reaccionará con H3O+. O(l)H(ac)OHC(ac)OH)(OC 2423 2 42   ac H2O
  31. 31. Effect of pH on Solubility Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved.  . De acuerdo al principio de Le Chatelier , como el ión C2O4 2- es removido por la reacción con H3O+, mas oxalato de calcio se disolverá . Por lo tanto se espera que el oxalato de calcio sea más soluble en una solución ácida (a bajo pH) que en una solución de agua pura.
  32. 32. Equilibrio de los iones complejos Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved.  Muchos iones metálicos, especialmente los metales de transición, forman enlaces covalentes coordinados con moléculas o aniones que tienen un par de electrones libres. Este tipo de formación de enlace es la reacción acido base Lewis .
  33. 33. Equilibrio de los iones complejos Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved. Por ejemplo , El ion plata , Ag+, puede reaccionar con amoníaco para formar el ión Ag(NH3)2 + .   )NH:Ag:NH()NH(:2Ag 333
  34. 34. Equilibrio de los iones complejos Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved. El ión acuoso de plata forma un ión complejo con el amoniaco en dos pasos: )()((ac))( 33 acNHAgNHacAg   )()((ac))()( 2333 acNHAgNHacNHAg   Cuando sumamos estas ecuaciones se tiene la ecuación de formación de Ag(NH3)2 +. )()((ac)2)( 233 acNHAgNHacAg  
  35. 35. Equilibrio de los iones complejos Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved. La constante de formación, Kf , es la constante de equilibrio para la formación de iones complejos de un ión metalico acuoso y un ligando . La constante de formación del Ag(NH3)2 + es: 2 3 23 f ]NH][Ag[ ])NH(Ag[ K    El valor de Kf para Ag(NH3)2 + es 1.7 x 107.
  36. 36. Equilibrio de los iones complejos Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved. Valores altos de la constante de formación Kf significa que el ión complejo es muy estable. Cuando se añade una cantidad grande de NH3 a una solución de Ag+, se espera que más iones Ag+ reaccionen para formar el ión complejo. .
  37. 37. Equilibrio de los iones complejos Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved. La constante de disociación, Kd , es el recíproco o inverso del valor de Kf. La ecuación para la disociación de Ag(NH3)2 + es (ac)2)()()( 323 NHacAgacNHAg  La ecuación para la constante de equilibrio es : ])NH(Ag[ ]NH][Ag[ K 1 K 23 2 3 f d   
  38. 38. Cálculos de equilibrio con Kf Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved. Determine la concentración del ión Ag+(ac) en 0.010 M de AgNO3 que es también 1.00 M NH3. El Kf para Ag(NH3)2 + es 1.7 x 107. En 1.0 L de solución, inicialmente se tiene 0.010 mol Ag+(ac) de AgNO3. Este reacciona para dar 0.010 mol de Ag(NH3)2 +,quedando (1.00- (2 x 0.010)) = 0.98 mol NH3. Ahora para la disociación de Ag(NH3)2 + :
  39. 39. Cálculos de equilibrio con Kf Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved. La siguiente tabla muestra los datos para el equilibrio de disociación: Inicio 0.010 0 0.98 Cambio -x +x +2x Equilibrio 0.010-x x 0.98+2x (aq)NH2)aq(Ag)aq()NH(Ag 323 
  40. 40. Cálculos de equilibrio con Kf Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved. La constante de disociación será: f d 23 2 3 K 1 K ])NH(Ag[ ]NH][Ag[  
  41. 41. Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved. 7 2 107.1 1 )010.0( )298.0)((     x xx
  42. 42. Cálculos de equilibrio con Kf Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved. Si asumimos que x es pequeño comparado con 0.010 y 0.98, entonces 8 2 109.5 )010.0( )98.0)(x(  
  43. 43. Cálculos de equilibrio con Kf Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved. Luego 10 )98.0( )010.0(8 101.6109.5x 2   La concentración de ion plata es 6.1 x 10-10 M.
  44. 44. Análisis cualitativo Copyright © by Houghton Mifflin Company. All rights reserved.  Análisis cualitativo involucra la determinación de los iones presentes en una disolución . En un esquema para análisis cualitativo de un ión metálico , el catión es usualmente detectado por la presencia de un precipitado característico. En la siguiente figura se resumen como los iones metálicos en solución acuosa son separados en cinco grupos analíticos.
  45. 45. ure 18.8

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