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Tema 3 1

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Presentación Equilibrio de Solubilidad

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Tema 3 1

  1. 1. Química Analítica Química Analítica Cualitativa Química Analítica Cuantitativa Muestra Natural o artificial Métodos analíticos Análisis Cuantitativo Análisis cualitativo Reactivos Sensibilidad Selectividad Propiedades analíticas Preparación previa Ensayos previos Marcha Analítica Ensayos analíticos Aniones Cantidad de sustancias Reacciones Analíticas Vía seca Análisis Químico Vía Húmeda Generales Selectivo Específicos Identifica sustancias Cationes Ensayo a la llama Sólido Reacciones Acido - Base R Redox Precipitación Formación de complejo Protones Electrones Iones Cinética Química Catalizadas Inducidas Sensibilizadas Amplificadas Transferencia
  2. 2. <ul><li>Pregunta suministrada al alumno la clase anterior. </li></ul><ul><li>1- ¿Qué quiero descubrir de manera principal en la próxima clase? </li></ul>
  3. 4. TEMA 3 Reacciones de precipitación <ul><li>Precipitación. Aspectos Físicos de la precipitación. Equilibrio de precipitación. Solubilidad y producto de solubilidad. Relaciones. Factores que afectan la solubilidad. </li></ul><ul><li>Bibliografía: </li></ul><ul><li>Burriel, M. y otros Química Analítica Cualitativa. </li></ul><ul><li>Editorial Paraninfo. Madrid. 2007 </li></ul>
  4. 5. Coloides hidrófobos Coloides hidrófilos Estado coloidal es una dispersión Dispersión grosera o Suspensión D>10 -5 cm Dispersión Coloidal Diámetro 10 -5 – 10 -7 Dispersión Molecular D<10 -7
  5. 6. Aspectos Físicos Evolución Pureza Adsorción Sólido – disolución saturada Equilibrio Fraccionada Precipitación Solubilidad Producto de solubilidad Factores que afectan la solubilidad Aplicaciones
  6. 7. Objetivos: <ul><li>Integrar los conceptos aprendidos con los presentados en la clase. </li></ul><ul><li>Explicar el proceso de formación de precipitado. </li></ul><ul><li>Reconocer los factores que afectan a la solubilidad de los precipitados. </li></ul><ul><li>Reflexionar sobre las aplicaciones analíticas que tienen las reacciones de precipitación. </li></ul>
  7. 8. Objetivos <ul><li>Aportar ideas, conceptos durante el desarrollo de la clase. </li></ul><ul><li>Diseñar un esquema integrador de los contenidos trabajados. </li></ul><ul><li>Escuchar atentamente los aportes de sus pares. </li></ul>
  8. 9. Reacciones de precipitación El tamaño de las partículas varían de valores inferiores a 10 -7 cm (dispersión molecular) a valores superiores a 10 -4 cm (suspensiones). Su importancia para análisis químico.
  9. 10. Aspectos Físicos de la precipitación <ul><li>Evolución </li></ul>Pureza Coprecipitación Posprecipitación Lavado y purificación Adsorción Lacas de color Análisis a la gota Cromatografía Procesos de separación e identificación
  10. 11. <ul><li>Equilibrios sólido – disolución saturada. Factores externos a él como la velocidad de reacción , la formación de coloides y los procesos de co-precitación. Ejemplo una velocidad de reacción lenta influye en el equilibrio porque el tiempo en que se produce es mayor que el “tiempo analítico” </li></ul>
  11. 12. <ul><li>Los fenómenos de </li></ul><ul><li>coprecipitación influyen sobre el equilibrio de un sistema, debido a que afectan a la pureza del precipitado, modificando la actividad de la fase sólida. </li></ul><ul><li>La sustancia coprecipitada debería mantenerse en disolución </li></ul>
  12. 13. <ul><li>AB AB A - + B + </li></ul><ul><li>Sólido precipitado Sólido soluble iones en disolución </li></ul><ul><li>Dada una disolución saturada en agua pura, en equilibrio con su precipitado, a una temperatura constante, la cantidad de sólido contenido en la disolución determina la solubilidad del precipitado . </li></ul><ul><li>En esta reacción se alcanza un equilibrio dinámico entre el precipitado y el sólido disuelto en la solución </li></ul>
  13. 14. <ul><li>AB = Cte , </li></ul><ul><li>A - x B + = Cte = Ks </li></ul><ul><li>en forma logarítmica </li></ul><ul><li>p A - + p B + = pKs </li></ul><ul><li>Si la solubilidad es pequeña el producto de solubilidad es igual al producto de las concentraciones de los iones, puesto que los factores de actividad son iguales a la unidad. </li></ul><ul><li>Ks= A - x B + </li></ul><ul><li>Ks= A - x B + x fa x fb fa= fb= 1 </li></ul><ul><li>Ks= A - x B + </li></ul>
  14. 15. <ul><li>En el caso de un electrolito más complejo </li></ul><ul><li>AmBn mA - + nB + </li></ul><ul><li>Ks= A - m * B + n </li></ul><ul><li>El producto de solubilidad y la solubilidad son magnitudes que miden la misma magnitud de un mismo proceso, el proceso de disolución. </li></ul>
  15. 16. <ul><li>Am Bn mA - + nB + </li></ul><ul><li>S mS nS </li></ul><ul><li>S= solubilidad </li></ul><ul><li>Ks= A - m x B + n </li></ul><ul><li>Ks= mS m x nS n </li></ul><ul><li>Ks= m m x n n x S m+n </li></ul><ul><li>S= Ks 1 </li></ul><ul><li>m m + n n n+m </li></ul><ul><li>Relación entre el producto de solubilidad y la solubilidad en ausencia de reacciones parasitarias y de cualquier otro electrolito </li></ul>
  16. 17. <ul><li>Ks rige el equilibrio que se establece en una disolución saturada. </li></ul><ul><li>Ks < A - x B + Precipitación </li></ul><ul><li>Ks = A - x B + Equilibrio – saturación </li></ul><ul><li>Ks > A - x B + Disolución </li></ul>
  17. 18. Comienzo y final de precipitación <ul><li>A - + B + AB </li></ul><ul><li>B + = Ks </li></ul><ul><li>A - </li></ul><ul><li>Consideremos un anión A que puede precipitar con uno B. La adición continua de B hace que precipite AB. </li></ul><ul><li>A - f = A - i x 10 -3 </li></ul><ul><li>B + = Ks </li></ul><ul><li>A - i x 10 -3 </li></ul><ul><li>Se puede decir que la precipitación no tiene final. Pero se puede tomar como final de la misma cuando la concentración inicial de A se ha reducido considerablemente. </li></ul>
  18. 19. Imagen escaneada de Química Analítica Cualitativa Burriel, M y otros
  19. 20. <ul><li>Cuando en una disolución existen varios iones que tienen la capacidad de precipitar con un mismo reactivo se produce la precipitación escalonada. </li></ul>Comienza a precipitar primero el que necesite menor concentración para alcanzar su producto de solubilidad. Precipitación fraccionada:
  20. 21. <ul><li>Factores que afectan la solubilidad: </li></ul><ul><li>Factores que afectan la Ks: </li></ul><ul><li>Constitución de la especie química: </li></ul><ul><li>Para poner en disolución los iones que forman parte de un retículo cristalino, hay que romper inicialmente la fuerza de interacción entre los iones. La energía reticular. </li></ul><ul><li>S = f 1 </li></ul><ul><li>Er </li></ul>Imagen escaneada de Química Analítica Cualitativa Burriel, M y otros <ul><ul><li>0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 r cat¡ón/ r an¡ón </li></ul></ul>
  21. 22. <ul><li>Influencia de la naturaleza del solvente: </li></ul><ul><li>= constante dieléctrica </li></ul><ul><li>La solubilidad varía según los valores de la constante dieléctrica. También interviene la composición del disolvente </li></ul>
  22. 23. <ul><li>Influencia de la temperatura: </li></ul><ul><li>Debido a que el proceso de disolución es endotérmico, el aumento de temperatura incrementa la solubilidad de precipitados. </li></ul><ul><li>Este efecto se utiliza en la identificación de plomo al separar el cloruro de plomo de los otros cloruros y para evitar la formación de coloides en la precipitación de sustancias con bajos valores de solubilidad. </li></ul>
  23. 24. Disolución que contiene todos los cationes HCl 6 M frío Hg 2 Cl 2 blanco AgCl blanco PbCl blanco Cationes de los grupos siguientes
  24. 25. Hg 2 Cl 2blanco AgCl blanco PbCl blanco Calentado y filtrado en caliente Hg 2 Cl 2 blanco AgCl blanco Pb 2 + incoloro
  25. 26. Otros factores: <ul><li>Polimorfismo </li></ul><ul><li>Es la existencia de una sustancia química en dos o mas formas cristalinas. La forma más estable de la fase sólida es aquella que sea más activa, menos soluble. </li></ul><ul><li>Formas cristalinas del carbonato cálcico </li></ul>
  26. 27. <ul><li>Grado de hidratación </li></ul><ul><li>Mn +2 + S -2 Mn S </li></ul><ul><li>El grado de hidratación afecta la velocidad de disolución. </li></ul><ul><li>Las sales anhídradas CrCl 3 - FeNH 4 (SO 4 ) - CaSO 4 </li></ul><ul><li>Son más insolubles que su forma hidratada. </li></ul><ul><li>CrCl 6 6 H2O - FeNH 4 (SO 4 ) 12 H 2 O - CaSO 4 2H 2 O </li></ul>
  27. 28. <ul><li>Reacción Química </li></ul><ul><li>La fase sólida puede experimentar reacción con alguna sal en disolución. En esta reacción se puede formar una fase sólida de diferente actividad, con lo que tiene lugar un cambio de solubilidad. </li></ul><ul><li>Au(OH) 3 + OH - Au(OH) - 4 </li></ul><ul><li>Au(OH) 3 + 2Na+ + 2 OH - AuO 3 HNa 2 + 2 H 2 O </li></ul><ul><li>AuO 3 HNa 2 + 2 H 2 O Au(OH) - 4 + 2Na+ + OH - </li></ul>
  28. 29. <ul><li>Tamaño de partícula </li></ul><ul><li>Las partículas grandes tienen menor solubilidad que las partículas pequeñas. </li></ul>
  29. 30. <ul><li>Formación de soluciones sólidas o cristales mixtos </li></ul><ul><li>Dos compuestos sólidos coprecipitados pueden formar soluciones sólidas. </li></ul><ul><li>Estos sólidos están formados por compuestos cuya actividad es inferior a la que tendrían si estuviesen en cristales puros. </li></ul>
  30. 31. <ul><li>Envejecimiento de precipitados </li></ul><ul><li>Las partículas de un precipitado inicialmente son pequeñas, luego evolucionan a partículas grandes, por lo que puede decirse que luego de un tiempo el precipitado adquiere diferentes valores de solubilidad. </li></ul>
  31. 32. <ul><li>Adsorción e intercambio iónico superficial </li></ul><ul><li>Mediante un proceso de adsorción, en la superficie de un cristal ocurre un intercambio iónico que afecta la solubilidad del sólido </li></ul>
  32. 33. Factores que afectan al valor del producto iónico <ul><li>Efecto del ión común </li></ul><ul><li>Am Bn mA - + nB + </li></ul>
  33. 34. <ul><li>En forma logarítmica </li></ul>Si el ión añadido hubiera sido: Imagen escaneada de Química Analítica Cualitativa Burriel, M y otros
  34. 35. <ul><li>Influencia de la fuerza iónica. Efecto salino </li></ul><ul><li>A m B n </li></ul>
  35. 36. <ul><li>Reacciones de desplazamiento </li></ul>
  36. 37. <ul><li>¿En qué consisten las reacciones de precipitación? </li></ul><ul><li>¿Qué características poseen? </li></ul><ul><li>¿Para qué se utilizan? </li></ul><ul><li>¿Cómo influye la solubilidad en la formación de precipitado? </li></ul>
  37. 38. Evolución Pureza Adsorción Sólido – disolución saturada Equilibrio Químico Heterogéneo Fraccionada Precipitado Solubilidad Producto de solubilidad Factores que afectan la solubilidad Constitución de la especie química. Naturaleza del disolvente. Influencia de la temperatura. Efecto del ión común. Efecto salino Reacciones de desplazamiento
  38. 39. <ul><li>Reacciones de precipitación. </li></ul><ul><li>Solubilidad. </li></ul><ul><li>Producto de solubilidad. </li></ul><ul><li>Precipitación fraccionada. </li></ul><ul><li>Factores que afectan la solubilidad. </li></ul><ul><li>Aplicaciones de las reacciones de </li></ul><ul><li>Precipitación. </li></ul>
  39. 40. Autoevaluación <ul><li>¿Cuál es el punto principal que he aprendido hoy? </li></ul><ul><li>¿Cuál ha sido la principal cuestión que ha quedado sin responder en la sesión de hoy? </li></ul><ul><li>La clase me motivó a profundizar los temas? </li></ul><ul><li>Fueron clara las explicaciones de la docente? </li></ul><ul><li>¿A lo largo de la clase pude ir relacionando los temas entre sí y con las actividades prácticas? </li></ul>

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