Presentació dels equilibirs heterogènis. Tema de química per 2n de batxillerat

1. REACCIONS DE PRECIPITACIÓ

2. Importància dels equilibris de precipitació Equilibris de precipitació o solubilitat p.ex.: AgCl (s)   Ag + (aq) + Cl - (aq)

3. Als temes treballats TOTES les espècies que intervenen als equilibris eren: gasos dissolucions aquoses líquids purs (el valor de la seva concentració està inclos a la Kc) Però hi ha molts equilbris on apareixen també sòlids. Aquests NO surten a l’expressió de Kc, donat que la seva concentració té un valor constant. Pex. CaCO 3 (s)  CuO (s) + CO 2 (g) Kc= [CO 2 ] Equilibris heterogenis

4. Són reaccions en les quals dos ions interaccionen per formar un sòlid que PRECIPITA. Pex. Què passa quan es mesclen dues solucions que contenen? solució 1: K 2 CrO 4 solució 2: AgNO 3 2 Ag + (aq) + CrO 4 -2 (aq)  Ag 2 CrO 4 (s)  Reaccions de precipitació

5. CONCEPTES BÀSICS. Dissolució saturada: Aquella que conté la màxima quantitat de solut que pot dissoldre’s en una determinada quantitat de dissolvent a una certa temperatura. v dissoluc = v cristalitz  Equilibri

6. Si dissolem menys quantitat  dissolució no saturada Solubilitat d’un solut en un cert dissolvent : Quantitat de solut necessària per a formar una dissolució saturada en una quantitat determinada de dissolvent.  Màxima quantitat de solut que es pot dissoldre en una quantitat fixa de dissolvent. [p.ex. NaCl en aigua a 0ºC  s = 35.7 g per 100 mL aigua] s grams solut / 100 mL dissolvent grams solut / L dissolució mols solut / L dissolució (Molar) Sòlids iònics cristal  lins Solubles (s  2  10 -2 M) Lleugerament solubles (10 -5 M < s < 2  10 -2 M) Insolubles (s  10 -5 M)

7. PbI 2 (s)  Pb 2+ (aq) + 2 I - (aq) Dinàmic Heterogeni Reacció directa: dissolució Reacció inversa: precipitació Reaccions de precipitació: Aquelles que donen com a resultat la formació d’un producte insoluble. Precipitat: Sòlid insoluble que es forma per una reacció en dissolució. [ Equilibris de solubilitat] [ Equilibris de precipitació]

8. PRODUCTE DE SOLUBILITAT . AgCl (s)   Ag + (aq) + Cl - (aq) K PS = [Ag + ][Cl - ] Bi 2 S 3 (s)   Bi 3+ (aq) + 3 S 2- (aq) K PS = [Bi 3+ ] 2 [S 2- ] 3 Relació entre la solubilitat i el producte de solubilitat: AgCl (s)   Ag + (aq) + Cl - (aq) [ ] o  [ ] eq s s K PS = [Ag + ][Cl - ] = s 2 Si K PS     s   [Concentracions en l’equilibri] Producte de solubilitat K PS = (2s) 2 (3s) 3

9. Com saber si es formarà precipitat? Mesclem dues solucions que contenen dos ions que poden formar una sal insoluble. Q = K PS  Equilibri: solució saturada Q > K PS  Es desplaça cap a l’esquerra: precipita Q < K PS  No precipita: solució no saturada.

10. FACTORS QUE AFECTEN A LA SOLUBILITAT. Efecte de la temperatura. Afecta a K PS , ja que és una constant d’equilibri. Si  Hº dis > 0 (endotèrmica)  T  K PS  s  Si  Hº dis < 0 (exotèrmica)  T  K PS  s   AB (s)  A + (aq) + B - (aq)  Hº dis = ?

12. Si afegim més dissolvent la concentració disminuirà i segons Le Chatellier l’equilibri s’intentarà compensar dissolent precipitat. Pex. FeS  Fe 2+ + S -2 Com disminuirà la concentració dels ions ferro i sofre el sulfur de ferro precipitat es dissoldrà en part o tot. Efecte del dissolvent .

13. Efecte de l’ió comú. La solubilitat d’un compost iònic poc soluble disminueix en presència d’un segon solut que proporciona un ió comú. PbI 2 (s)  Pb 2+ (aq) + 2 I - (aq) KI (s)  K + (aq) + I - (aq) s (PbI 2 en aigua) = 1.2  10 -3 M s (PbI 2 en una dissolució 0.1 M de KI) = 7.1  10 -7 M Ió comú

14. Es produeix quan es mesclen dissolucions que contenen compostos iònics dissolts. S’ha de comprovar si els ions mesclats poden o no formar nous precipitats. Pex. Si barregem : dissolució 1 ZnS + dissolució 2 de Pb(NO 3 ) 2 Hem de comprovar si es formen algun d’aquests compostos: -Zn(NO 3 ) 2 no es formarà, tots els nitrats són molt solubles - PbS Efecte salí.

15. Efecte del pH. Mg(OH) 2 (s)  Mg 2+ (aq) + 2 OH - (aq) Si el pH es fa més àcid  menor [OH-]   l’equilibri es desplaça cap a la dreta  major solubilitat . Aquest efecte ocorre en totes les sals l’anió de les quals presenta caràcter bàsic. CaF 2 (s)  Ca 2+ (aq) + 2 F - (aq) F - (aq) + H + (l)  HF (aq) La solubilitat de les sals que contenen anions bàsics augmenta a mesura que el pH disminueix.

16. Aplicació: Formació de càries Ca 10 (PO 4 ) 6 (OH) 2 (s)   Ca 2+ (aq) + 6 PO 4 3- (aq) + 2 OH - (aq) Si s’afegeix F - es forma fluoroapatita: Ca 10 (PO 4 ) 6 F 2 (s) que resisteix millor l’atac dels àcids. Altres fenòmens: * Pluja àcida: dissol CaCO 3 de monuments * CO 2 de la respiració: deteriorament d’estalactites i estalagmites Esmalt dental: hidroxiapatita

17. És un dels mètodes utilitzats per eliminar ions de les solucions. Pex. Eliminació del crom de les aigües residuals. El Cr és un metall molt tòxic que s’ha d’eliminar a les depuradores abans que entri a la fase biològica. Ex. Volem separar [S -2 ]=1.10 -2 i [CO 3 -2 ]=1.10 -2 Podem afegir el catió Fe 2+ donat que els Kps són molt diferents Kps FeS= 1.10 -19 Kps Fe CO 3 =2.1 . 10 -11 PRECIPITACIÓ FRACCIONADA

18. Podem calcular la quantitat de [Fe +2 ]=que serà necessarìa perque comenci a precipitar cada un dels anions que volem separar a) Kps FeS= 1.10 -19 [Fe +2 ]= 1.10 -19 / 1.10 -2 =1.10 -17 M Quan la concentració de ferro arriba a 1.10 –17 començarà la precipitació del sulfur de ferro (II) b) Kps Fe CO 3 =2.1 . 10 –11 [Fe +2 ]= 2.1 . 10 –11 / 1.10 -2 =2.1 . 10 –9 M Quan la concentració de ferro arriba a 2.1 . 10 –9 M començarà la precipitació del carbonat de ferro (II) 1.10 -17 M 2.1 . 10 –9 M [Fe +2 ] No precipitacap precipita el FeS Precipiten tots dos

19. Els ions metàl  lics poden actuar com a àcids de Lewis. La unió d’un ió metàl  lic amb una (o més) bases de Lewis es coneix com a ió complex. Ag + (aq) + 2 NH 3 (aq)   Ag(NH 3 ) 2 + (aq) Ió complex Diaminplata p.ex.: L’addició d’NH 3 té un efecte espectacular sobre la solubilitat del AgCl, la qual s’incrementa molt. AgCl (s)   Ag + (aq) + Cl - (aq) FORMACIÓ D’IONS COMPLEXOS

20. Precipitat AgCl (s) Dissolució saturada: Ag + (aq) i Cl - (aq ) Dissolució Ag(NH 3 ) 2 + (aq) i Cl - (aq)