Equilibrio qumico

EQUILIBRIO QUMICOQU ES UN EQUILIBRIO QUMICO?

Es una reaccin que nunca llega a completar-se, pues se produce simultneamente en ambos sentidos (los reactivos forman productos, y a su vez, stos forman de nuevo reactivos). Es decir, se trata de un equilibrio dinmico.

Cuando las concentraciones de cada una de las sustancias que intervienen (reactivos o produc-tos) se estabiliza, es decir, se gastan a la misma ve-locidad que se forman, se llega al EQUILIBRIO QUMICO.

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Variacin de la concentracin con el tiempo (H2 +

I2 2 HI)

Equilibrio qumico

Concentraciones (mol/l)

Tiempo (s)

[HI]

[I2]

[H2]

Equilibrio de molculas (H

2 + I

2

2 HI)

Imagen de Qumica 2 de Bachillerato

cedida por GRUPO ANAYA.

S.A.

Equilibrio qumico

LEY DE ACCIN DE MASAS. CONSTANTE DE EQUILIBRIO (KC)

Para una reaccin cualquiera (a A + b B + .... c C + d D + ...) se define la constante de equilibrio (KC) de la siguiente manera:

[ ] [ ][ ] [ ]

c d

c a bC DKA B

=

siendo las concentraciones medidas en el equilibrio (no confundir con las concentraciones inicia-les de reactivos y productos).

Se denomina constante de equilibrio, porque se observa que dicho valor es constante (den-tro un mismo equilibrio) si se parte de cualquier concentracin inicial de reactivo o producto.

En la reaccin anterior: H2(g)+ I2(g) 2 HI (g)

2

2 2

[ ] [ ] [ ]c

HIKH I

=

El valor de KC, dada su expresin, depende de cmo se ajuste la reaccin. Es decir, si la reaccin anterior la hubiramos ajustado como: H2(g) + I2(g) HI (g), la constante valdra la raz cuadrada de la anterior.

La constante KC cambia con la temperatura.

ATENCIN!: Slo se incluyen las especies gaseosas y/o en disolucin. Las especies en estado slido o lquido tienen concentracin constante, y por tanto, se integran en la constante de equilibrio.

Ejemplo:

Tengamos el equilibrio: 2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g). Se hacen cinco experimentos en los que se introducen diferentes concentraciones iniciales de ambos reactivos (SO2 y O2). Se produce la reaccin y una vez alcanzado el equilibrio se miden las concentraciones tanto de reactivos como de productos observndose los siguientes datos:

Concentr. iniciales (mol/l) Concentr. equilibrio (mol/l)[SO2] [O2] [SO3] [SO2] [O2] [SO3] Kc

Exp 1 0,200 0,200 0,030 0,115 0,170 279,2Exp 2 0,150 0,400 0,014 0,332 0,135 280,1Exp 3 0,200 0,053 0,026 0,143 280,0Exp 4 0,700 0,132 0,066 0,568 280,5Exp 5 0,150 0,400 0,250 0,037 0,343 0,363 280,6

Kc se obtiene aplicando la expresin:

23

22 2

[ ] [ ] [ ]C

SOKSO O

=

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y como se ve es prcticamente constante.

Ejercicio A:

Escribir las expresiones de KC para los siguientes equilibrios qumicos: a) N2O4(g) 2 NO2(g); b) 2 NO(g) + Cl2(g) 2 NOCl(g); c) CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g); d) 2 NaHCO3(s) Na2-CO3(s) + H2O(g) + CO2(g).

Significado del valor de Kc

Ejemplo:En un recipiente de 10 litros se introduce una mezcla de 4 moles de N2(g) y 12 moles de H2(g); a) escribir la reaccin de equilibrio; b) si establecido ste se observa que hay 0,92 moles de NH3(g), determinar las concentraciones de N2 e H2 en el equilibrio y la constante Kc.

a) Equilibrio: N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)

b) Moles inic.: 4 12 0 Moles equil. 4 0,46 = 3,54 12 1,38 = 10,62 0,92 conc. eq(mol/l) 0,354 1,062 0,092

2 2 23

3 3 42 2

[ ] 0,092 [ ] [ ] 1,062 0,354c

NH MKH N M

= = =

21,996 10 2M

Ejercicio B:

En un recipiente de 250 ml se introducen 3 g de PCl5, establecindose el equilibrio: PCl5(g) PCl3 (g) + Cl2(g). Sabiendo que la KC a la temperatura del experimento es 0,48, determinar la composicin molar del equilibrio.

CONSTANTE DE EQUILIBRIO (KP). RELACIN CON KC.

En las reacciones en que intervengan gases es mas sencillo medir presiones parciales que concentraciones. As en una reaccin tipo: a A + b B c C + d D, se observa la constancia de Kp viene definida por:

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tiempo tiempo

KC

> 105 KC 100 K

C < 10-2

concentracinconcentracinconcentracin

tiempo

Equilibrio qumico

c dC D

P a dA D

p pKp p

=

En la reaccin: 2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g)

23

22 2

Pp SOK

p SO p O=

( ) ( ) ( )

De la ecuacin general de los gases: p V n R T = se obtiene:

np R T Molaridad R TV

= =

2 213

2 22 2

[ ] ( )( )

[ ] ( ) [ ] ( )

= =

P C

SO RTK K RT

SO RT O RT

Vemos, pues, que KP puede depender de la temperatura siempre que haya un cambio en el n de moles de gases

[ ] ( ) [ ] ( ) ( ) [ ] ( ) [ ] ( )

c d c c d dnC D

P Ca d a a b bA D

p p C RT D RTK K RTp p A RT B RT

= = =

donde n = incremento en n de moles de gases (nproductos nreactivos)

Ejemplo:Calcular la constante Kp a 1000 K en la reaccin de formacin del amoniaco vista anteriormente. (KC = 1,996 102 M2)

N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)

n = nproductos nreactivos = 2 (1 + 3) = 2

KP = Kc x (RT)n =1,996 x 10-2 mol-2l2 (0,082 atmxl xmol-1xK-1 x1000 K)-2

, = 6 22 97 10PK atm

Ejercicio C (Selectividad. Madrid Junio 1997 ):

La constante de equilibrio de la reaccin: N2O4 2 NO2 vale 0,671 a 45C. Calcule la presin total en el equilibrio en un recipiente que se ha llenado con N2O4 a 10 atmsferas y a dicha tem-peratura. Datos: R = 0,082 atmlmol-1K-1.

MAGNITUD DE KC Y KP.

El valor de ambas constantes puede variar entre lmites bastante grandes:

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Ejemplos:

H2(g) + Cl2(g) 2 HCl(g) ; Kc (298 K) = 2,5 x 1033 La reaccin est muy desplazada a la derecha (en realidad se puede sustituir el smbo-lo por ).

H2(g) + I2(g) 2 HI(g); Kc (698 K) = 55,0Se trata de un verdadero equilibrio (hay concentraciones apreciables de reactivos y productos).

N2(g) + O2(g) 2 NO (g); Kc (298 K) = 5,3 x 1031La reaccin est muy desplazada a la izquierda, es decir, apenas se forman productos.

GRADO DE DISOCIACIN ().

Se utiliza en aquellas reacciones en las que existe un nico reactivo que se disocia en dos o ms molculas ms pequeas.

Es la fraccin de un mol que se disocia (tanto por 1). En consecuencia, el % de sustancia disociada es igual a 100.

Ejemplo:En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de PCl3(g) y se establece el si-guiente equilibrio: PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g). Sabiendo que Kc (250 C) = 0,042; a) cules son las concentraciones de cada sustancia en el equilibrio?; b) cul es el grado de disociacin?

a) Equilibrio: PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)Moles inic.: 2 1 0Moles equil. 2 x 1 + x xconc. eq(mol/l)(2 x)/5 (1 + x)/5 x/5

3 2

5

1[ ] [ ] 5 5 0,042

2 [ ] 5

C

x xPCl Cl

KxPCl

+

= = =

g

Resolviendo la ecuacin de segundo grado, se deduce que x = 0,28 moles

52 0,28[PCl ]

5

= = 0,342 M ;

31 0,28[PCl ]

5+

= = 0,256 M ;

20,28[Cl ]

5= = 0,056 M

b) Si de 2 moles de PCl5 se disocian 0,28 moles en PCl3 y Cl2, de cada mol de PCl5 se diso-ciarn 0,14. Por tanto, = 0,14, lo que viene a decir que el PCl5 se ha disociado en un 14 %.

RELACIN ENTRE KC Y .

Sea una reaccin A B + C.

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Si llamamos c = [A]inicial y suponemos que en principio slo existe sustancia A, tendremos que:

Equilibrio: A B + CConc. Inic. (mol/l): c 0 0conc. eq(mol/l) c(1 ) c c

[ ] [ ][ ] ( )

= = =

23 2

5

1 1C

PCl Cl c c cKPCl c

En el caso de que la sustancia est poco disociada (KC muy pequea): 0,02 conviene que no desprecies y resuel-vas la ecuacin de segundo grado.

Ejemplo:

Utilizar la expresin de la constante en funcin de en el ejemplo anterior: En un matraz de 5 litros se introducen 2 moles de PCl5(g) y 1 mol de de PCl3(g) y se establece el siguiente equilibrio: PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g). Sabiendo que Kc (250 C) = 0,042, cul es el grado de disociacin?.

Equilibrio: PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)Conc. inic.: 2/5 1/5 0conc. eq(mol/l) 0,4(1) 0,2+0,4 0,4

3 2

5

[ ] [ ] (0,2 0,4 ) 0,4 0,042[ ] 0,4 (1 )C

PCl ClK

PCl

+ = = =

En este caso y dado el valor de la constante no debe despreciarse a frente a 1, por lo que deberamos resolver la ecuacin de segundo grado: = 0,14

Ejercicio D:

En el equilibrio anterior (Kc = 0,042): PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) cul sera el grado de disocia-cin y el nmero de moles en el equilibrio de las tres sustancias si pusiramos nicamente 2 mo-les de PCl5(g) en los 5 litros del matraz?

Ejercicio E:A 450 C y 10 atm de presin el NH3 (g) est disociado en un 95,7 % segn la reaccin: 2 NH3 (g) N2 (g) + 3 H2 (g). Calcular KC y KP a dicha temperatura.

COCIENTE DE REACCIN (Q)

En una reaccin cualquiera: a A + b B c C + d D se llama cociente de reaccin a:

[ ] [ ][ ] [ ]

=

c d

a bC DQA B

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Tiene la misma frmula que la KC pero a diferencia de sta, las concentraciones no tienen porqu ser las del equilibrio.

Si Q = Kc entonces el sistema est en equilibrio. Si Q < Kc el sistema evolucionar hacia la derecha, es decir, aumentarn las concentra-

ciones de los productos y disminuirn las de los reactivos hasta que Q se iguale con KC. Si Q > Kc el sistema evolucionar hacia la izquierda, es decir, aumentarn las concentra-

ciones de los reactivos y disminuirn las de los productos hasta que Q se iguale con KC.

Ejemplo:

En un recipiente de 3 litros se introducen 0,6 moles de HI, 0,3 moles de H 2 y 0,3 moles de I2 a 490C. Si Kc = 0,022 a 490C para 2 HI(g) H2(g) + I2(g) a) se encuentra en equilibrio?; b) Caso de no encontrarse, cuantos moles de HI, H2 e I2 habr en el equilibrio?

a)

2 22 2

0,3 0,3[H ] [I ] 3 3

[HI] 0,63

Q

= = =

0,25

Como Q > Kc el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccin se desplazar hacia la izquierda.

b) Equilibrio: 2 HI(g) I2(g) + H2(g)Moles inic.: 0,6 0,3 0,3Moles equil. 0,6 + 2x 0,3 x 0,3 x

0,6 2 0,3 0,3. ( / ) 3 3 3

x x xconc eq mol l +

2

0,3 0,33 3 0,0220,6 2

3

C

x x

Kx

= =

+ Resolviendo la ecuacin se obtiene que: x = 0,163 moles

Equil: 2 HI(g) I2(g) + H2(g)Mol eq: 0,6+2x0,163 0,30,163 0,30,163

n(HI) = 0,93 mol ; n(I2) = 0,14 mol ; n(H2) = 0,14 mol

MODIFICACIONES DEL EQUILIBRIO.

Si un sistema se encuentra en equilibrio (Q = Kc) y se produce una perturbacin:

Cambio en la concentracin de alguno de los reactivos o productos. Cambio en la presin (o volumen).

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Cambio en la temperatura.

el sistema deja de estar en equilibrio y trata de volver a l.

Cambio en la concentracin de alguno de los reactivos o productos.

Si una vez establecido un equilibrio se vara la concentracin algn reactivo o producto el equilibrio desaparece y se tiende hacia un nuevo equilibrio.

Las concentraciones iniciales de este nuevo equilibrio son las del equilibrio anterior con las variaciones que se hayan introducido.

Lgicamente la constante del nuevo equilibrio es la misma, por lo que si aumenta la concen-tracin de algn reactivo, crecera el denominador en Q, y la manera de volver a igualarse a KC sera que disminuyera la concentracin de reactivos (en cantidades estequiomtricas) y, en con-secuencia, que aumentasen las concentraciones de productos, con lo que el equilibrio se despla-zara hacia la derecha, es decir, se obtiene ms producto que en condiciones iniciales.

De la manera, en caso de que disminuyera la concentracin de algn reactivo: disminuira el denominador en Q, y la manera de volver a igualarse a KC sera que aumentase la concentracin de reactivos (en cantidades estequiomtricas) y, en consecuencia, que disminuyesen las concen-traciones de productos, con lo que el equilibrio se desplazara hacia la izquierda, es decir, se ob-tiene menos producto que en condiciones iniciales.

Anlogamente, podra argumentarse que, si aumentase la concentracin de algn producto, el equilibrio se desplazara a la izquierda, mientras que si disminuyese, se desplazara hacia la de-recha.

Ejemplo:

En el equilibrio anterior: PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g) ya sabemos que, partiendo de 2 moles de PCl5(g) en un volumen de 5 litros, el equilibrio se consegua con 1,45 moles de PCl 5, 0,55 moles de PCl3 y 0,55 moles de Cl2 cuntos moles habr en el nuevo equilibrio si una vez alcanzado el primero aadimos 1 mol de Cl2 al matraz? (Kc = 0,042)

Equilibrio: PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)Moles inic.: 1,45 0,55 0,55 + 1 Moles equil. 1,45 + x 0,55 x 1,55 x

1,45 0,55 1,55. ( / ) 5 5 5

x x xconc eq mol l +

0,55 1,555 5 0,042

1,455

C

x x

Kx

= =

+

Resolviendo la ecuacin se obtiene que: x = 0,268

Equilibrio: PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)neq (mol) 1,45+0,268 0,550,268 1,550,268

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1,718 0,282 1,282conc (mol/l) 0,3436 0,0564 0,2564

El equilibrio se ha desplazado a la izquierda. Se puede comprobar como:

0,0564 0,2564 0,0420,3436

M MM

=

Cambio en la presin (o volumen)

En cualquier equilibrio en el que haya un cambio en el nmero de moles en sustancias ga -seosas entre reactivos y productos, como por ejemplo en reacciones de disociacin del tipo: A B + C, ya se vio que KC c x 2

Al aumentar p (o disminuir el volumen) aumenta la concentracin y eso lleva consigo una menor , es decir, el equilibrio se desplaza hacia la izquierda que es donde menos moles hay.

Este desplazamiento del equilibrio al aumentar la presin, hacia donde menos moles de sus-tancias gaseosas, es vlido y generalizable para cualquier equilibrio en el que intervengan ga-ses. Lgicamente, si la presin disminuye, el efecto es el contrario.

Si el nmero de moles gaseosos total de reactivos es igual al de productos se pueden elimi -nar todos los volmenes en la expresin de KC, con lo que ste no afecta al equilibrio (y por tanto, tampoco la presin).

CUIDADO!: El cambio de presin apenas afecta a sustancias lquidas (incluyendo disolu-ciones) o slidas, por lo que si en una reaccin no interviene ningn gas, estos cambios no afec -tarn al equilibrio.

Ejemplo Selectividad. Madrid Junio 1998 : Una mezcla gaseosa constituida inicialmente por 3,5 moles de hidrgeno y 2,5 de yodo, se ca-lienta a 400C con lo que al alcanzar el equilibrio se obtienen 4.5 moles de HI, siendo el volumen del recipiente de reaccin de 10 litros. Calcule: a) El valor de las constantes de equilibrio Kc y Kp; b) La concentracin de los compuestos si el volumen se reduce a la mitad manteniendo constan-te la temperatura a 400C.

a) Equilibrio: H2 (g) + I2 (g) 2 HI (g)Moles inic.: 3,5 2,5 0Moles equil: 1,25 0,25 4,5conc. eq(mol/l) 0,125 0,025 0,45

2 20

2 2

[ ] 0,452 ( )[ ] [ ] 0,125 0,025 C P C

HI MK K K RTH I M M

= = = = =

64, ; 8 64,8

b) En este caso, el volumen no influye en el equilibrio, pues al haber el mismo n de moles de reactivos y productos, se eliminan todas las V en la expresin de KC.

Por tanto, las concentraciones de reactivos y productos, simplemente se duplican:

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2 21,25 0,25 4,5 [H ] [I ] [HI]

5 5 5 mol mol molL L L

= = = = = =0,250 0, 050 0,90; ; M M M

Se puede comprobar como:

2 2

2 2

[ ] (0,90 ) 64,8[ ] [ ] 0,250 0,050 C

HI MKH I M M

= = =

Cambio en la temperatura.

Se observa que, al aumentar T, el sistema se desplaza hacia donde se consuma calor, es decir, hacia la izquierda en las reacciones exotrmicas y hacia la derecha en las endotrmicas.

Si disminuye T el sistema se desplaza hacia donde se desprenda calor (derecha en las exo-trmicas e izquierda en las endotrmicas).

Ejemplo:Hacia dnde se desplazar el equilibrio al: a) disminuir la presin? b) aumentar la temperatura? H2O(g) + C(s) CO(g) + H2(g) (H > 0)

Hay que tener en cuenta que las concentraciones de los slidos ya estn incluidas en la KC por ser constantes.

2

2

[ ] [ ][ ]C

CO HK

H O

=

a) Al bajar "p" el equilibrio se desplaza hacia la derecha (donde ms moles de gases hay: 1 de CO + 1 de H2 frente a 1 slo de H2O)

b) Al subir "T" el equilibrio tambin se desplaza hacia la derecha (donde se consume calor por ser la reaccin endotrmica).

Principio de Le Chatelier. Variaciones en el equilibrio.

Un cambio o perturbacin en cualquiera de las variables que determinan el estado de equilibrio qumico produce un desplazamiento del equilibrio en el sentido de contrarrestar o minimizar el efecto causado por la perturbacin.

[reactivos] > 0 [reactivos] < 0 [productos] > 0 [productos] < 0 T > 0 (exotrmicas) T > 0 (endotrmicas) T < 0 (exotrmicas) T < 0 (endotrmicas) p > 0 Hacia donde menos n moles de gases

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Equilibrio qumico

p < 0 Hacia donde ms n moles de gases.

Importancia en procesos industriales.Importancia en procesos industriales.

El saber qu condiciones favorecen el desplazamiento de un equilibrio hacia la formacin de un producto es de suma importancia en la industria, pues se conseguir un mayor rendimiento, en dicho proceso.

Un ejemplo tpico es la sntesis de Haber en la formacin de amoniaco a partir de la reaccin N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g), exotrmica. La formacin de amoniaco est favorecida por altas pre-siones (menos moles gaseosos de productos que de reactivos) y por una baja temperatura. Por ello esta reaccin se lleva a cabo a altsima presin y a una temperatura relativamente baja, aun-que no puede ser muy baja para que la reaccin no sea muy lenta. Hay que mantener un equili -brio entre rendimiento y tiempo de reaccin.

EQUILIBRIOS HETEROGNEOS.

Se habla de reaccin homognea cuando tanto reactivos como productos se encuentran en el mismo estado fsico. En cambio, si entre las sustancias que intervienen en la reaccin se distin-guen varias fases o estados fsicos, hablaremos de reacciones heterogneas.

Por ejemplo, la reaccin: CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) se trata de un equilibrio heterog-neo.

Aplicando la ley de accin de masas se cumplir que:

2

3

[ ] [ ] (constante)[ ]

CaO COK

CaCO

=

Sin embargo, las concentraciones (n/V) de ambas sustancias slidas (CaCO3 y CaO) son constantes, al igual que las densidades de sustancias puras (m/V) son tambin constantes.

Por ello, agrupando las constantes en una sola a la que llamaremos KC se tiene:

32 2

[ ][ ] [ ]

[ ]C CK CaCO

K CO K COCaO

= = =

Anlogamente: KP = p(CO2)

ATENCIN!: En la expresin de KC de la ley de accin de masas slo aparecen las con-centraciones de gases y sustancias en disolucin, mientras que en la expresin de KP nicamente aparecen las presiones parciales de las sustancias gaseosas.

Ejemplo:En un recipiente se introduce cierta cantidad de carbamato amnico, NH4CO2NH2 slido que se disocia en amoniaco y dixido de carbono cuando se evapora a 25C. Sabiendo que la constante KP para el equilibrio NH4CO2NH2(s) 2 NH3(g) + CO2(g) y a esa temperatura vale 2,310-4. Cal-cular KC y las presiones parciales en el equilibrio.

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Ss K2SK s s s

Equilibrio qumico

Equilibrio: NH4CO2NH2(s) 2 NH3(g) + CO2(g) n(mol) equil. n x 2x x

Luego p(NH3) = 2 p(CO2) ya que la presin parcial es directamente proporcional al n de mo-les.

Kp = 2,3x10-4 = p(NH3)2 x p(CO2) = 4p(CO2)3

Despejando se obtiene que: p(CO2) = 0,039 atm con lo que: p(NH3) = 0,078 atm.

4

3

2,3 10( ) (0,082 298)

PC n

KK

RT

= = =

-81,5710

REACCIONES DE PRECIPITACIN.

Son reacciones de equilibrio heterogneo slido-lquido.

La fase slida contiene una sustancia poco soluble (normalmente una sal). La fase lquida contiene los iones producidos en la disociacin de la sustancia slida.

Normalmente el disolvente suele tratarse de agua.

Solubilidad (s).Solubilidad (s).

Es la mxima concentracin molar de soluto en un determinado disolvente, es decir, la mola-ridad de la disolucin saturada de dicho soluto.

Depende de:

La temperatura. Normalmente es mayor a mayor temperatura debido a la mayor energa del cristal para romper uniones entre iones.

Energa reticular. Si la energa de solvatacin es mayor que la reticular U se favorece la disolucin. A mayor carcter covalente mayor U y por tanto menor solubilidad.

La entropa. Al diluirse una sal se produce un sistema ms desordenado por lo que aun-que energticamente no est favorecida la disolucin sta puede llegar a producirse.

Producto de solubilidad (KProducto de solubilidad (KSS o P o PSS) en elctrolitos de tipo AB.) en elctrolitos de tipo AB.

En un electrolito de tipo ABtipo AB el equilibrio de solubilidad viene determinado por:

AB(s) A+(ac) + B(ac)

Conc. inic. (mol/l): c 0 0Conc. eq. (mol/l): c s s

La concentracin del slido permanece constante.

Y la constante de equilibrio tiene la expresin:

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Equilibrio qumico

Ejemplo: AgCl(s) Ag+(ac) + Cl (ac)

KS = [Ag+] x [Cl] = s2

s es la solubilidad de la sal.

Ejemplo: Deduce si se formar precipitado de cloruro de plata cuyo KS = 1,7 x 10-10 a 25C al aadir a 250 cm3 de cloruro de sodio 0,02 M 50 cm3 de nitrato de plata 0,5 M.

AgCl(s) Ag+(ac) + Cl(ac)

KS = [Ag+] x [Cl] = s2

n(Cl) = 0,25 L x 0,02 mol/L = 0,005 mol

Igualmente: n(Ag+) = 0,05 L x 0,5 mol/L = 0,025 mol

[Ag+] x [Cl] = 0,0167 M x 0,0833 M =1,39 x 103 M2

Como [Ag+] x [Cl] > KS entonces precipitar.

Producto de solubilidad en otro tipo de electrolito.Producto de solubilidad en otro tipo de electrolito.

Tipo ATipo A22BB: A2B (s) 2 A+(ac) + B2(ac)

Conc. inic. (mol/l): c 0 0 Conc. eq. (mol/l): c 2s s

Y la constante de equilibrio tiene la expresin:

Las misma expresin ser para electrolitos tipo ABAB2.2.

Tipo ATipo AaaBBbb: AaBb (s) a Ab+(ac) + b Ba(ac)

Conc. inic. (mol/l): c 0 0Conc. eq. (mol/l): c as bs

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0,005mol[Cl ] 0,0167M0,25L 0,05L

0,025mol[Ag ] 0,0833M0,25L 0,05 L

2 3(2 ) 4SK s s s 3 4SKs

( ) ( )a b a b a bSK as bs a b s Sa b

a b

Ksa b

13 7[ ] [ ] 5,2 10 7,2 10Ss Ag Br K M

Equilibrio qumico

FACTORES QUE AFECTAN A LA SOLUBILIDAD

Adems de la temperatura, existen otro factores que influyen en la solubilidad por afectar a la concentracin de uno de los iones de un electrolito poco soluble. Estos son:

Efecto ion comn.- Formacin de un cido dbil.- Formacin de una base dbil.

pH. Formacin de complejos estables. Reacciones redox.

Efecto ion comn.Efecto ion comn.

Si a una disolucin saturada de un electrolito poco soluble aadimos otra sustancia que aporta uno de los iones, la concentracin de ste aumentar.

Lgicamente, la concentracin del otro ion deber disminuir para que el producto de las con-centraciones de ambos permanezca constante.

Como el equilibrio se desplaza a la izquierda la solubilidad, que mide la mxima concentra-cin de soluto disuelto, disminuir en consecuencia.

Ejemplo: Cul ser la solubilidad del cloruro de plata si aadimos nitrato de plata hasta una concentra-cin final 0,002 M?

AgCl(s) Ag+(ac) + Cl (ac)

KS = 1,7 x 10-10 = [Ag+] x [Cl] = s2

Al aadir el AgNO3, la [Ag+] sube hasta 2 x103 M, pues se puede despreciar la concentra-cin que haba antes.

En consecuencia, el equilibrio se desplaza a la izquierda y la [Cl], es decir, la nueva solubili-dad, debe disminuir.

Ejercicio:

En equilibrio de disolucin de bromuro de plata cuya Ks=5,2 x 1013 cul ser la nueva solubilidad si a litro de disolucin saturada se AgBr se le aaden 0,2 ml de una disolucin 0,001 M de bro -muro de potasio?

Equilibrio: AgBr (s) Ag+(ac) + Br(ac)

Conc. eq. (mol/l): c s s

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10 5Ss [Ag ] [Cl ] K 1,7 10 1,3 10 M

108

31,7 10[ ]

[ ] 2 15

08, 10SKs Cl

AgM

Equilibrio qumico

KS = 5,2 x 1013 = [Ag+] x [Br] = s2

n(Br)0 = 0,5 L x 7,2x107 mol/L = 3,6x107 moln(Br)aad = 0,0002 L x 0,001 mol/L = 2x107 mol

Conc. inic. (mol/l): c 7,2x107 1,12x106 Conc. eq. (mol/l): c 7,2x107 x 1,12x106 x

KS = 5,2 x 1013 = (7,2x107 x)(1,12x106 x) x = 3,2 x 107

s = (7,2 x 107 3,2 x 107) M = 4,0 x107 M

Influencia del pH por formacin de un cido dbil.Influencia del pH por formacin de un cido dbil.

Equi librio solubil : AB(s) A (ac) + B+ (ac)

Equilibrio acidez: HA(ac) A (ac) + H+ (ac)

Si el anin A en que se disocia un electrolito poco soluble forma un cido dbil HA, al au-mentar la acidez o [H+] el equilibrio de disociacin del cido se desplazar hacia la izquierda.

En consecuencia, disminuir [A], con lo que se solubilizar ms electrolito AB.

Ejemplo: al aadir un cido fuerte sobre el ZnCO3, se formar H2CO3, cido dbil, y al disminuir [CO32], se disolver ms ZnCO3, pudindose llegar a disolver por completo.

Cambio en la solubilidad por formacin de una base dbil.Cambio en la solubilidad por formacin de una base dbil.

Suele producirse a partir de sales solubles que contienen el catin NH4+.

Ejemplo: NH4Cl(s) Cl (ac) + NH4+ (ac)

Equil base: NH4OH (ac) NH4+ (ac) + OH (ac)

Los NH4+ reaccionan con los OH formndose NH4OH al desplazar el equilibrio de la base hacia la izquierda.

Es el mtodo usual de disolver hidrxidos poco solubles tales como el Mg(OH)2.

Equil. Solub.: Mg2+(ac) + 2 OH(ac).

En consecuencia, disminuir [OH], con lo que se solubilizar ms Mg(OH)2.

Formacin de un complejo estable.Formacin de un complejo estable.

Un ion complejo es un ion formado por ms de un tomo o grupo de tomos.

Ejemplos: [Al(OH)4], [Zn(CN)4]2, [AlF6]3 , [Ag(NH3)2]+.

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Equilibrio qumico

De esta manera, se pueden disolver precipita-dos aadiendo, por ejemplo, cianuro de sodio a electrolitos insolubles de cinc como el Zn(OH)2, ya que al formarse el catin [Zn(CN)4]2 , que es muy estable.

As, disminuir drsticamente la concentracin de Zn2+, con lo que se disolver ms Zn(OH)2.

Igualmente, pueden disolverse precipitados de AgCl aadiendo amoniaco.

Oxidacin o reduccin de iones.Oxidacin o reduccin de iones.

Si alguno de los iones que intervienen en un equilibrio de solubilidad se oxida o se reduce como consecuencia de aadir un oxidante o reductor, la concentracin de este ion disminuir.

En consecuencia, el equilibrio del electrolito insoluble se desplazar hacia al derecha, disol-vindose en mayor cantidad.

Ejemplo: El CuS se disuelve fcilmente en cido ntrico, ya que ste es oxidante y oxida el S 2 a S0.

3 CuS + 2 NO3 + 8 H+ 3 S0 + 3 Cu2+ + 2 NO + 4 H2O.

En realidad el CuS se transforma en Cu(NO3)2 mucho ms soluble, al desaparecer los iones S2 de la disolucin.

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