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Química III
Pág 1 Kps. F. Molina, 2009
Universidad Central de Venezuela Facultad de Agronomía Dpto. Química y Tecnología Cátedra de Química III
CCllaassee NN°° 44 SSoolluubbiilliiddaadd yy KKPPSS
1. Conceptos
1.1. Solución
1.2. Componentes de una solución
1.2.1. Soluto
1.2.2. Solvente
1.3. Tipos de soluciones
1.3.1. Insaturada
1.3.2. Saturada
1.3.3. Sobresaturada
2. SOLUBILIDAD (s)
3. SOLUBILIDAD MOLAR (S)
4. CLASIFICACIÓN DE LOS SOLUTOS SEGÚN SU SOLUBILIDAD
4.1. Sustancias solubles
4.2. Sustancias medianamente solubles
4.3. Sustancias poco solubles
5. CONSTANTE DEL PRODUCTO DE SOLUBILIDAD (KPS)
6. LEY DEL PRODUCTO DE SOLUBILIDAD
7. IMPORTANCIA DEL KPS
8. RELACIÓN ENTRE EL KPS Y LA SOLUBILIDAD
9. RELACIÓN ENTRE EL KPS Y LA FORMACION DE UN PRECIPITADO O RELACIÓN ENTRE EL
KPS Y EL PRODUCTO IONICO (PI)
10. FACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDAD
11. PROBLEMAS
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Clase N° 4 Solubilidad y KPS
1. CONCEPTOS:
1.1. Solución: Mezcla homogénea de dos o más sustancias. Dispersión iónica o
molecular de una sustancia en otra.
1.2. Componentes de una solución:
1.2.1. Soluto: Fase dispersa, toda sustancia capaz de disolverse en otra
denominada solvente.
1.2.2. Solvente: Medio de dispersión, toda sustancia capaz de disolver a otra
denominada soluto.
1.3. Tipos de soluciones:
1.3.1. Solución insaturada: Solución que contiene menor cantidad de soluto que la
disolución saturada. No está en equilibrio o tiene menor cantidad de soluto
del que podría aceptar el disolvente es decir del que puede disolver a una
condición de presión y temperatura constante.
1.3.2. Solución Saturada: Son aquellas soluciones donde el soluto no disuelto está
en equilibrio con el soluto disuelto a una determinada presión y temperatura.
Dicho de otra manera:
1.3.3. Solución sobresaturada: Se dice que una solución es sobresaturada, cuando
contiene una cantidad de soluto superior a la que tiene la solución saturada o
dicho de otra manera contiene más soluto del que permiten las condiciones
de equilibrio. Es inestable a la adición de cristales de soluto a una
determinada temperatura.
AB
Soluto no disuelto
AB
Soluto disuelto
A
Iones disociados Soluto disuelto
B+ -
+
Soluto no disuelto
Iones disociados Soluto disuelto
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2. SOLUBILIDAD (s):
Cantidad de soluto que es posible disolver en una cierta cantidad de solvente.
Unidades: s = (g/L; mg/100mL; g/100mg; mg/mL)
Concentración de soluto en una solución saturada a una temperatura dada
(generalmente 25°C).
3. SOLUBILIDAD MOLAR (S):
Numero de moles de soluto en un litro de solución saturada (mol/L).
4. CLASIFICACIÓN DE LOS SOLUTOS SEGÚN SU SOLUBILIDAD:
4.1. Sustancias solubles: S ≥ 0,1M
Son aquellas sustancias con las que se pueden preparar soluciones de concentración ≥
0,1M
Ejemplo: NaCL; KNO3; KCL
4.2. Sustancias medianamente solubles: 0,001M S 0,1M
Son aquellas sustancias con las que se pueden preparar soluciones de concentración
mayor que 0,001M pero menor de 0,1M.
Ejemplo: PbCL2
4.3. Sustancias poco solubles: S 0,001M
Son aquellas sustancias con las que se pueden preparar soluciones de concentración
0,001M.
Ejemplo: AgCL; CaF2; AgCN; BaSO4; PbSO4; Ca(PO4)2; PbCO3
5. CONSTANTE DEL PRODUCTO DE SOLUBILIDAD (KPS)
Constante del producto de solubilidad o simplemente producto de la solubilidad la
cual es el producto de las concentraciones molares de los iones constituyentes cada
uno elevado a la potencia de su coeficiente estequiométrico en la ecuación de
equilibrio, o dicho de otra manera es la constante de equilibrio para la reacción en la
que una sal solida se disuelve liberando sus iones constituyentes en solución.
mn
Disueltonmnm nBmABABASólido
nmmn BAKPS
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Si se tiene:
Inicio: S 0 0
44343 3 POAgPOAgPOAgDisueltoSólido
Final: 0 3S S
Aplicando la ley de acción de masas:
s
POAg
POAgKeq
43
4
3*
4
3
43 ** POAgPOAgKeqs
Donde: Ag =3S y 4PO =S
KPSPOAgKeqs43*
433
4
327*27*)3(* SSSSSPOAgKPS
Si se tiene:
Inicio: S 0 0
FMgMgFMgF
DisueltoSólido222
Final: 0 S 2S
Aplicando la ley de acción de masas:
s
MgF
FMgKeq
2
2*
KPSMgFKeqs2*
2* FMgKPS Donde: Mg =S y F =2S
Por lo que 32244*2* SSSSSKPS
6. LEY DEL PRODUCTO DE SOLUBILIDAD
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En una solución saturada de un electrolito fuerte poco soluble el producto de las
concentraciones molares de sus iones elevados cada uno a una potencia que coincide
con el numero de iones que emite una molécula del compuesto, es constante a una
temperatura y presión dados.
6.1. Limitaciones de la ley: La ley se aplica a soluciones saturadas de electrolitos
fuertes poco solubles (s 0,001M)
7. IMPORTANCIA DEL KPS
7.1. Permite calcular la solubilidad de un electrolito fuerte poco soluble y la
concentración de sus iones en solución conociendo el valor del KPS
7.2. Permite inferir si existirá o no la formación de un precipitado cuando mezclamos
dos sustancias.
8. RELACIÓN ENTRE EL KPS Y LA SOLUBILIDAD
Si se tiene:
44242 2 CrOAgCrOAgCrOAg
DisueltoSólido
Inicio: S 0 0
442 2 CrOAgCrOAg
Sólido
Final: 0 2S S
Es un compuesto poco soluble pero altamente disociado:
s
CrOAg
CrOAgKeq
42
4
2*
KPSCrOAgKeqs42*
4
2* CrOAgKPS
Donde: SAg 22
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SCrO
4
Sustituyendo:
3224*4*2 SSSSSKPS
3
4
KPSS
Si KPS= 1,23*10-12 Sustituyendo tenemos que:
Compuesto Expresión de KPS Concentración en
el equilibrio (M)
Relación entre KPS Y S
Catión Anión
AgCL CLAg * S S KPSSSKPS 2
4BaSO
4
2 * SOBa S S KPSSSKPS 2
32COAg
3
2* COAg 2S S
33
44
KPSSSKPS
2PbF 22 * FPb S 2S 3
3
44
KPSSSKPS
3OHAl 33 * OHAl S 3S
44
2727
KPSSSKPS
243 POCa 23
4
32 * POCa 3S 2S
55
108108
KPSSSKPS
53
12
10*75,64
10*23,1
SS
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9. RELACIÓN ENTRE EL KPS Y LA FORMACION DE UN PRECIPITADO O RELACIÓN ENTRE
EL KPS Y EL PRODUCTO IONICO (PI)
El producto iónico es la misma ecuación que el KPS, pero las concentraciones pueden
ser de una solución saturada, insaturada o sobresaturada.
Se determinan las concentraciones reales de los iones y se calcula el PI para
compararlo con el KPS y poder predecir:
Condición Tipo de solución Cambio
PI = KPS Sol Saturada No hay precipitación
PI KPS Sol Insaturada No hay precipitación
PI KPS Sol Sobresaturada Hay precipitación
Ejemplo:
Precipitara el cromato de plata, cuando se mezcla 2,5*10-3 mol de ion plata con 3,8 *
10-8 mol del ion cromato
Datos: 310*5,2 Ag y 8
4 10*8,3 CrO
442 2 CrOAgCrOAg
Sólido
4
2* CrOAgPI
13823 10*44,210*8,3*10*5,2 PI
PI KPS
1213 10*23,110*44,2 No hay precipitación Solución insaturada
Si se tiene que:
310*5,2 Ag
3
4 10*8,3 CrO
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8323 10*38,210*8,3*10*5,2 PI
PI KPS
128 10*23,110*38,2 Hay precipitación Solución sobresaturada
10. FACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDAD
10.1. Temperatura: En general al aumentar la temperatura se incrementa la solubilidad
T S por que las sustancias absorben calor proceso endotérmico
10.2. Solvente:
Concentración de alcohol etílico en
agua %
S CaSO4 (g/100g sol)
0,0 % Alcohol 100% agua 0,208
23,8% Alcohol 64,2 % agua 0,014
41,0% Alcohol 59 % agua 0,0029
En general al adicionar solventes orgánicos la solubilidad decrece.
10.3. Iones extraños:
BrAgAgBr Sólido
44 SOMgMgSO
Va a existir una atracción entre los iones de carga opuesta se forma una capa o
barrera iónica o nube electrónica, los iones Mg rodean al ion Br y los iones
4SO
rodean al ión Ag esas barreras impiden el acercamiento de los iones Ag y Br para
formar SólidoAgBr , el sistema siente que hay deficiencia de iones Ag y Br y
responde aumentando la solubilidad.
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10.4. Presencia de ion común.
Cuando se disuelve un electrolito en un solvente que tiene iones comunes Ej.: 4BaSO
se disuelve en una solución de 4MgSO
44 SOBaBaSO
Sólido 44 SOMgMgSO
Hay un incremento del ion común, por lo que la concentración 4SO se incrementa lo
que hace que el producto iónico sea mayor que el producto de solubilidad (PIKPS), para
restablecer el equilibrio se precipitará una parte de BaSO4 como lo predice el principio de Le
Chatelier, desplazando el equilibrio hacia la izquierda por lo que la solubilidad del 4BaSO
disminuye, hasta que el producto iónico sea igual al producto de solubilidad.
10.5. El p H:
Está relacionado con la concentración de iones H o de OH .
Si tenemos un electrolito fuerte poco soluble como el 2OHFe
OHFeOHFe 22
Si se incrementa OH disminuye la H y el p H el equilibrio se desplaza hacia la
izquierda, disminuye la solubilidad.
11. Problemas:
11.1. Para resolver en clase
11.1.1. Cuál será el producto de solubilidad o KPS, en una solución saturada que
contiene 2,1917mg/mL de Ca(IO3)2, conociendo que el peso molecular del
Ca(IO3)2 =390g/mol
Inicio: S 0 0
323 2 IOCaIOCaSólido
Final: 0 S 2S
Ag
4SO
4SO
4SO
4SO
4SO BrMg
Mg Mg
Mg
Mg
SólidoAgBr +
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SólidoIOCa
IOCaKeq
23
2
3*
KPSIOCaKeq 23*
23* IOCaKPS
Donde: SCa
SIO 23
3242 SSSKPS
Donde:
S=mol/L
2,1917mg-------------1m L
X---------------------1000 m L
gmgmL
mgmLX 1917,27,2191
1
1917,2*1000
310*6197,5
390
1917,2
mol
g
g
PM
gramosnomoles
43233 10*2632,1*10*6197,510*6197,54*10*6197,5 KPS 710*1,7 KPS
11.2. Para resolver en clase
11.2.1. Cuál será la solubilidad expresada en g/m L, si se conoce que el producto de
solubilidad o KPS es 7,1*10-7, en una solución saturada de Ca(IO3)2 Y que el
peso molecular del Ca(IO3)2 es de 390g/mol
Inicio: S 0 0
323 2 IOCaIOCaSólido
Final: 0 S 2S
SólidoIOCa
IOCaKeq
23
2
3*
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KPSIOCaKeq 23*
23* IOCaKPS
Donde: SCa
SIO 23
3242 SSSKPS
LmolKPS
S /10*6199,510*775,14
10*1,7
4
33 73
7
3
5,6199*10-3mol _____ 1000m L
X _____ 1 m L
mol
mL
molmLX 6
3
10*6199,51000
10*6199,5*1
PMmolesNgramosPM
gramosmolesN *
11.2.2. Si se mezclan 300 m L de BaCL2 0,0060 M con 900 m L de K2SO4 0,0080 M
¿Se formara algún precipitado? Conociendo que el KPS es 1,1*10-10
Se tiene:
KCLBaSOSOKBaCL 24422
puede precipitar el sulfato de bario
44 SOBaBaSO
Sólido
Calcular el número de moles de ambos iones:
..MVmolesN
molL
molLBa 310*8,10060,0*3,0
molL
molLSO 3
4 10*2,70080,0*9,0
Calcular la concentración de cada uno en solución
LmLVT 2,11200900300
mL
g
mol
gmolgramos 36 10*1917,2390*10*6199,5
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V
molesNM
ML
molSO 3
3
4 10*62,1
10*2,7
633
4 10*910*6*10*5,1* SOBaPI
KPSPI
106 10*1,110*9
La disolución esta sobresaturada el valor de PI indica que la concentración de los
iones es grande entonces si habrá formación de precipitado
11.3. Problemas propuestos:
11.3.1. Calcule la solubilidad del Ag3PO4 si se conoce que el PM del Ag3PO4 es
419g/mol y que el KPS es 6,53*10-20
11.3.2. Al mezclar 1L de SrCL2 0,20 M con 0,50 L de Na2SO4 0,4 M ¿Cuáles serán las
concentraciones de Sr2+ y de SO4 = en la disolución final? KPS SrSO4= 7,6*10-8
ML
molBa 3
3
10*5,12,1
10*8,1