Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10 8. Equilibrios de solubilidad y de formación de complejos
8. Equilibrios de solubilidad y de 8. Equilibrios de solubilidad y de formación de complejosformación de complejos
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ContenidosContenidos
• Equilibrios de solubilidadEquilibrios de solubilidad– SolubilidadSolubilidad– Producto de solubilidadProducto de solubilidad
• Equilibrios de formación de iones complejosEquilibrios de formación de iones complejos
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Bibliografía recomendadaBibliografía recomendada
• Petrucci: Química General, 8ª edición. R. H. Petrucci, W. S. Harwood, F. G. Herring, (Prentice Hall, Madrid, 2003).
– Secciones 19.1, 19.2, 19.3, 19.5, 19.7, 19.8,
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Equilibrios de Equilibrios de solubilidadsolubilidad
(de K muy baja)(de K muy baja)
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Equilibrios de solubilidadEquilibrios de solubilidad
• Disoluciones de sales– Disolución saturada (de una sal): aquella que no admite que se
disuelva más cantidad de sal en ella• Se establece un equilibrio entre el soluto puro (la sal) y la disolución
saturada (los iones de la sal): Equilibrio de solubilidad
– Solubilidad de una sal, s: concentración de la sal en una disolución saturada de la misma
• solubilidad molar: solubilidad en M, o mol/L• g/L
– Sales solubles (en un disolvente): las de alta solubilidad– Sales insolubles o poco solubles (en un disolvente): las de baja
solubilidad
disolución saturada
soluto puro
(de concentración s)
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((Constante delConstante del) Producto de solubilidad) Producto de solubilidad
[Lectura: Petrucci 19.1]
Sales solubles
Sales poco solubles: Equilibrio de solubilidad
( ) ( ) ( )s ac acsal sal iones
( ) ( ) ( )s ac acsal sal iones
( ) ( ) ( ) ( )s ac ac acNaCl NaCl Na Cl
( ) ( )s acsal iones2
2 2( ) ( ) ( ) ( )2s ac ac acCaF CaF Ca F
,ps TKProducto de solubilidad de la sal a la temperatura T
9,298 5,3 10psK
(muy pequeño)
2 2[ ] [ ]eq eq psCa F K
22 ( ) ( ) ( )2s ac acCaF Ca F
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(Constante del) Producto de solubilidad(Constante del) Producto de solubilidad
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Relación entre solubilidad y producto de solubilidadRelación entre solubilidad y producto de solubilidad
[Lectura: Petrucci 19.2]
Disolución saturada de una sal
9,298 5,3 10psK
22 ( ) ( ) ( )2s ac acCaF Ca F
Iniciales
Cambios
Equilibrio
s 2s0 0
( )ss 2s
22 ;pss s K 34 ;pss K 1/34pss K 31,1 10s M
Ej.: Solubilidad del CaF2 en agua
Molaridades2[ ]Ca [ ]F
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Relación entre solubilidad y producto de solubilidadRelación entre solubilidad y producto de solubilidad
[Lectura: Petrucci 19.3]
Disolución saturada de una sal en presencia de otras con iones comunes (Efecto del ion común)
9,298 5,3 10psK
22 ( ) ( ) ( )2s ac acCaF Ca F
Iniciales
Molaridades
Cambios
Equilibrio
s 2s0,25 0
( )s0,25 s 2s
20,25 2 pss s K
Ej.: Solubilidad del CaF2 en una disolución CaCl2(ac) 0,25M
20,25 4 pss s K 3 2 94 1,0 5,3 10 0s s
(¡ecuación cúbica!)5... 7,3 10s M
Este caso puede verse como perturbar el equilibrio de solubilidad en agua pura añadiendo Ca2+: el sistema responde consumiendo Ca2+, por lo que la solubilidad será menor (<0,0011M).
0,25 0,25s 20,25 2 pss K2 91,0 5,3 10s 57,3 10s M
Opción 1 (fuerza bruta): Opción 2 (razonamiento químico):
2[ ]Ca [ ]F
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Equilibrios de formación Equilibrios de formación de complejosde complejos(de K muy alta)(de K muy alta)
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Equilibrios de formación de complejosEquilibrios de formación de complejos
• Iones complejos– Iones poliatómicos formados por un catión metálico rodeado de
ligandos (moléculas o iones)• Ej.: [Ag(NH3)2]+, [Fe(CN)6]3-
– Normalmente son muy estables en disolución y tienen constantes de equilibrio (de formación) muy altas
• Ej.:
• Compuesto de coordinación– Sustancias que contienen iones complejos
• Ej.: Ag(NH3)2Cl
7,298 1,6 10fK
3 3 2( ) ( ) ( )2 [ ( ) ]ac ac acAg NH Ag NH 42
,298 1 10fK 3 36( ) ( ) ( )6 [ ( ) ]ac ac acFe CN Fe CN
[Lectura: Petrucci 19.8]
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Equilibrios de formación de complejosEquilibrios de formación de complejos
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Equilibrios de formación de complejosEquilibrios de formación de complejos
Se disuelven 0,10 mol de AgNO3 en 1,00 L de NH3(ac) 1,00 M. ¿Cuánto vale la concentración molar del [Ag(NH3)2]+ formado? ¿Y la de Ag+ en la disolución resultante? 7
,298 1,6 10fK 3 3 2( ) ( ) ( )2 [ ( ) ]ac ac acAg NH Ag NH
Iniciales
Molaridades
Cambios
Equilibrio
0,10 1,00 0x 2x x
0,10 x 1,00 2x xComo K es muy grande, es equilibrio está muy desplazado a la derecha y podemos suponer que el valor de x será tal que la concentración del reactivo limitante sea 0 con dos cifras decimales, o sea: 0,10x
3 2[ ( ) ] 0,10Ag NH M 3 2
23
[ ( ) ]
[ ] [ ]êq
feq eq
Ag NHK
Ag NH
3 2
23
[ ( ) ][ ]
[ ]eq
eqf eq
Ag NHAg
K NH
3[ ] 1,00 2 0,10 0,80NH M
97 2
0,109,8 10
1,6 10 0,80M
¿Precipitará AgCl(s) [Kps=1,8x10-10] si se añade 0,010 mol de NaCl(s)?
[ ] 0,010Cl M 11[ ][ ] 9,8 10Ag Cl psK NO
3 2[ ( ) ]Ag NH 3[ ]NH[ ]Ag
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Equilibrios de formación de complejosEquilibrios de formación de complejos
Se mezclan 2,0 mL de FeCl3(ac) 0,010M con 2,0 mL de NH4SCN(ac) 0,010 M y agua hasta formar 9,0 mL de disolución. ¿Cuánto vale la concentración molar del [Fe(SCN)6]3- formado? ¿Y la de Fe3+ y de SCN- en la disolución resultante?
41,298 9,7 10fK 3 3
6( ) ( ) ( )6 [ ( ) ]ac ac acFe SCN Fe SCN
Iniciales
Molaridades
Cambios
Equilibrio
0,0022 0,0022 0x 6x x
0,0022 x 0,0022 6x x
36[ ( ) ]Fe SCN [ ]SCN 3[ ]Fe
2,00,010 0,0022
9,03
3 3FeCl Fe Cl 44NH SCN NH SCN
Como K es muy grande, es equilibrio está muy desplazado a la derecha y podemos suponer que el valor de x será tal que la concentración del reactivo limitante sea 0 con cuatro cifras decimales, o sea: 0,0022
0,000376
x 3
6[ ( ) ] 0,00037Fe SCN M 3[ ] 0,0022 0,00037 0,0018Fe M
1/63
6
3
[ ( ) ][ ]
[ ] f
Fe SCNSCN
Fe K
87,7 10 M
amarillo pálido rojo intenso
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Equilibrios de formación de complejosEquilibrios de formación de complejos
Un punto de equilibrio en la formación del complejo [Fe(SCN)6]3- tiene las concentraciones 0,00037 M de [Fe(SCN)6]3-, 0,0018 M de Fe3+ y 7,7x10-8 M de SCN-. a) ¿En qué se convertirán si se añade Fe3+ hasta [Fe3+]=0,0025 M?b) ¿Y si a continuación se añade SCN- hasta que [SCN-]=0,0010 M?
87,7 10x 36[ ( ) ] 0,00037Fe SCN x
3[ ] 0,0025 0,0025Fe x M 1/6
36
3
[ ( ) ][ ]
[ ] f
Fe SCNSCN
Fe K
1/6
41
0,00037
0,0025 9,7 10
a)
87,3 10 M
0,0010 6 0x 3
6[ ( ) ] 0,00037Fe SCN x 3[ ] 0,0025 0,0023Fe x M
1/63
6
3
[ ( ) ][ ]
[ ] f
Fe SCNSCN
Fe K
1/6
41
0,00054
0,0023 9,7 10
b)
87,9 10 M
41,7 10x
0,00054M
0,00037Maprox. igual de rojo
más rojo
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