Transcript of Equilibrio químico Unidad 2 2 Contenidos 1.- Concepto de equilibrio químico. 1.1....
- Diapositiva 1
- Diapositiva 2
- Equilibrio qumico Unidad 2
- Diapositiva 3
- 2 Contenidos 1.- Concepto de equilibrio qumico. 1.1.
Caractersticas. Aspecto dinmico de las reacciones qumicas. 2.- Ley
de accin de masas. K C. 3.- Grado de disociacin. 3.1. Relacin K C
con. 4.- K p. Relacin con K c 4.1. Magnitud de las constantes de
equilibrio. 5.- Cociente de reaccin. 6.- Modificaciones del
equilibrio. Principio de Le Chatelier. 6.1. Concentracin en
reactivos y productos. 6.2. Cambios de presin y temperatura. 6.3.
Principio de Le Chatelier. 6.4. Importacia en procesos
industriales. 7.- Equilibrios heterogneos.
- Diapositiva 4
- 3 Qu es un equilibrio qumico? Es una reaccin que nunca llega a
completarse, pues se produce en ambos sentidos (los reactivos
forman productos, y a su vez, stos forman de nuevo reactivos).
EQUILIBRIO QUMICO. Cuando las concentraciones de cada una de las
sustancias que intervienen (reactivos o productos) se estabiliza se
llega al EQUILIBRIO QUMICO.
- Diapositiva 5
- 4 Equilibrio de molculas (H 2 + I 2 2 HI) GRUPO ANAYA.
S.A.
- Diapositiva 6
- 5 Variacin de la concentracin con el tiempo (H 2 + I 2 2 HI)
Equilibrio qumico Concentraciones (mol/l) Tiempo (s) [HI] [I 2 ] [H
2 ]
- Diapositiva 7
- 6 Reaccin: H 2 + I 2 2 HI
- Diapositiva 8
- 7 Constante de equilibrio (K c ) En una reaccin cualquiera: a A
+ b B c C + d D la constante K c tomar el valor: para
concentraciones en el equilibrio La constante K c 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.
- Diapositiva 9
- 8 Constante de equilibrio (K c ) En la reaccin anterior: H 2
(g)+ I 2 (g) 2 HI (g) El valor de K C, dada su expresin, depende de
cmo se ajuste la reaccin. Es decir, si la reaccin anterior la
hubiramos ajustado como: H 2 (g) + I 2 (g) HI (g), la constante
valdra la raz cuadrada de la anterior.
- Diapositiva 10
- 9 Ejemplo: Tengamos el equilibrio: 2 SO 2 (g) + O 2 (g) 2 SO 3
(g). Se hacen cinco experimentos en los que se introducen
diferentes concentraciones iniciales de ambos reactivos (SO 2 y O 2
). 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) [SO 2 ][O 2 ][SO 3 ][SO 2 ][O 2 ][SO 3
]KcKc Exp 10,20 0,0300,1550,170279,2 Exp
20,150,400,0140,3320,135280,7 Exp 30,200,0530,0260,143280,0 Exp
40,700,1320,0660,568280,5 Exp
50,150,400,250,0370,3430,363280,6
- Diapositiva 11
- 10 En la reaccin anterior: 2 SO 2 (g) + O 2 (g) 2 SO 3 (g) K C
se obtiene aplicando la expresin: y como se ve es prcticamente
constante. Concentr. iniciales (mol/l) Concentr. equilibrio (mol/l)
[SO 2 ][O 2 ][SO 3 ][SO 2 ][O 2 ][SO 3 ]KcKc Exp 10,200
0,0300,1150,170279,2 Exp 20,1500,4000,0140,3320,135280,1 Exp
30,2000,0530,0260,143280,0 Exp 40,7000,1320,0660,568280,5 Exp
50,1500,4000,2500,0370,3430,363280,6
- Diapositiva 12
- 11 Ejercicio A: Escribir las expresiones de K C para los
siguientes equilibrios qumicos: a) N 2 O 4 (g) 2 NO 2 (g); b) 2
NO(g) + Cl 2 (g) 2 NOCl(g); c) CaCO 3 (s) CaO(s) + CO 2 (g); d) 2
NaHCO 3 (s) Na 2 CO 3 (s) + H 2 O(g) + CO 2 (g). a) b) c) d)
- Diapositiva 13
- 12 Significado del valor de K c tiempo K C 10 0 concentracin
tiempo K C > 10 5 concentracin K C < 10 -2 concentracin
tiempo
- Diapositiva 14
- 13 a) b) Ejemplo: En un recipiente de 10 litros se introduce
una mezcla de 4 moles de N 2 (g) y 12 moles de H 2 (g); a) escribir
la reaccin de equilibrio; b) si establecido ste se observa que hay
0,92 moles de NH 3 (g), determinar las concentraciones de N 2 e H 2
en el equilibrio y la constante K c. a)N 2 (g) + 3 H 2 (g) 2 NH 3
(g) a) Equilibrio: N 2 (g) + 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g) Moles inic.: 4 12
0 Moles equil. 4 0,46 12 1,38 0,92 b) b) 3,54 10,62 0,92 0,354
1,062 conc. eq(mol/l) 0,354 1,062 0,092 1,996 10 2 M 2 NH 3 2 0,092
2 M 2 K c = = = 1,996 10 2 M 2 H 2 3 N 2 1,062 3 0,354 M 4
- Diapositiva 15
- 14 Ejercicio B: En un recipiente de 250 ml se introducen 3 g de
PCl 5, establecindose el equilibrio: PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl 2
(g). Sabiendo que la K C a la temperatura del experimento es 0,48,
determinar la composicin molar del equilibrio.. Equilibrio: PCl 5
(g) PCl 3 (g) + Cl 2 (g) Moles inic.: 3/208,2 0 0 Moles equil.
0,0144 x x x Moles equil. 0,0014 0,013 0,013
- Diapositiva 16
- 15 Constante de equilibrio (K p ) En las reacciones en que
intervengan gases es mas sencillo medir presiones parciales que
concentraciones: a A + b B c C + d D y se observa la constancia de
K p viene definida por:
- Diapositiva 17
- 16 Constante de equilibrio (K p ) En la reaccin vista
anteriormente: 2 SO 2 (g) + O 2 (g) 2 SO 3 (g) p(SO 3 ) 2 K p =
p(SO 2 ) 2 p(O 2 ) De la ecuacin general de los gases: p V = n RT
se obtiene: n p = R T = concentracin R T V SO 3 2 (RT) 2 K p = = K
c (RT) 1 SO 2 2 (RT) 2 O 2 (RT)
- Diapositiva 18
- 17 Constante de equilibrio (K p ) (continuacin) Vemos, pues,
que K P puede depender de la temperatura siempre que haya un cambio
en el n de moles de gases p c c p D d C c (RT) c D d (RT) d K p = =
= p A a p B b A a (RT) a B b (RT) b en donde n = incremento en n de
moles de gases (n productos n reactivos )
- Diapositiva 19
- 18 Ejemplo: Calcular la constante K p a 1000 K en la reaccin de
formacin del amoniaco vista anteriormente. (K C = 1,996 10 2 M 2 )
N 2 (g) + 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g) n = n productos n reactivos = 2 (1 +
3) = 2 K P = K c (RT) n = L 2 atmL 2 1,996 10 2 0,082 1000K = mol 2
mol K K p = 2,97 10 6 atm 2
- Diapositiva 20
- 19 De la ecuacin de los gases podemos deducir: p 10 atm mol K
[N 2 O 4 ] inic. = = = 0, 38 M R T 0,082 atmL 318 K Equilibrio: N 2
O 4 2 NO 2 conc. Inic. (M) 0,38 0 conc. Equil. (M)0,38 x 2x NO 2 2
4x 2 K c = = = 0,671 x = 0,18 N 2 O 4 0,38 x Problema Selectividad
(Junio 97) Ejercicio C: La constante de equilibrio de la reaccin: N
2 O 4 2 NO 2 vale 0,671 a 45C. Calcule la presin total en el
equilibrio en un recipiente que se ha llenado con N 2 O 4 a 10
atmsferas y a dicha temperatura. Datos: R = 0,082 atmlmol -1 K
-1.
- Diapositiva 21
- 20 Ejercicio C (cont): La constante de equilibrio de la
reaccin: N 2 O 4 2 NO 2 vale 0,671 a 45C. Calcule la presin total
en el equilibrio en un recipiente que se ha llenado con N 2 O 4 a
10 atmsferas y a dicha temperatura. Datos: R = 0,082 atmlmol -1 K
-1. Equilibrio: N 2 O 4 2 NO 2 conc. Inic. (M) 0,38 0 conc. Equil.
(M) 0,200,36 p TOTAL = ( N 2 O 4 eq + NO 2 eq )RT = 14,6 atm 0,082
atmL (0,20 M + 0,36 M) 318 K = 14,6 atm mol K Problema Selectividad
(Junio 97)
- Diapositiva 22
- 21 Magnitud de K c y K p. El valor de ambas constantes puede
variar entre lmites bastante grandes: H 2 (g) + Cl 2 (g) 2 HCl (g)
K c (298 K) = 2,5 10 33 La reaccin est muy desplazada a la derecha.
H 2 (g) + I 2 (g) 2 HI(g) K c (698 K) = 55,0 Se trata de un
verdadero equilibrio. N 2 (g) + O 2 (g) 2 NO (g) K c (298 K) = 5,3
10 31 La reaccin est muy desplazada a la izquierda, es decir,
apenas se forman productos.
- Diapositiva 23
- 22 Grado de disociacin ( ). Se utiliza en aquellas reacciones
en las que existe un nico reactivo que se disocia en dos o ms. Es
la fraccin de un mol que se disocia (tanto por 1). En consecuencia,
el % de sustancia disociada es igual a 100 .
- Diapositiva 24
- 23 a) b) Ejemplo: En un matraz de 5 litros se introducen 2
moles de PCl 5 (g) y 1 mol de de PCl 3 (g) y se establece el
siguiente equilibrio: PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl 2 (g). Sabiendo que
K c (250 C) = 0,042; a) cules son las concentraciones de cada
sustancia en el equilibrio?; b) cul es el grado de disociacin? a)
a) Equilibrio: PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl 2 (g) Moles inic.: 2 1 0
Moles equil. 2 x 1 + x x conc. eq(mol/l)(2 x)/5 (1 + x)/5 x/5 PCl 3
Cl 2 (1+x)/5 x/5 K c = = = 0,042 PCl 5 (2 x)/5 De donde se deduce
que x = 0,28 moles
- Diapositiva 25
- 24 a) b) Ejemplo (cont): En un matraz de 5 litros se introducen
2 moles de PCl 5 (g) y 1 mol de de PCl 3 (g) y se establece el
siguiente equilibrio: PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl 2 (g). Sabiendo que
K c (250 C) = 0,042; a) cules son las concentraciones de cada
sustancia en el equilibrio?; b) cul es el grado de disociacin?
0,342 mol/l PCl 5 = (2 0,28)/5 = 0,342 mol/l 0,256 mol/l PCl 3 =
(1+ 0,28)/5 = 0,256 mol/l 0,056 mol/l Cl 2 = 0,28 /5 = 0,056 mol/l
b) = 0,14 b) Si de 2 moles de PCl 5 se disocian 0,28 moles en PCl 3
y Cl 2, de cada mol de PCl 5 se disociarn 0,14. Por tanto, = 0,14,
lo que viene a decir que el PCl 5 se ha disociado en un 14 %.
- Diapositiva 26
- 25 Relacin entre K c y. Sea una reaccin A B + C. Si llamamos c
= [A] inicial y suponemos que en principio slo existe sustancia A,
tendremos que: Equilibrio: A B + C Conc. Inic. (mol/l): c 00 conc.
eq(mol/l) c(1 ) c c B C c c c 2 K c = = = A c (1 ) (1 ) En el caso
de que la sustancia est poco disociada (K c muy pequea):
- 33 Cociente de reaccin (Q) (cont) Si Q = K c entonces el
sistema est en equilibrio. Si Q < K c el sistema evolucionar
hacia la derecha, es decir, aumentarn las concentraciones de los
productos y disminuirn las de los reactivos hasta que Q se iguale
con K c. Si Q > K c el sistema evolucionar hacia la izquierda,
es decir, aumentarn las concentraciones de los reactivos y
disminuirn las de los productos hasta que Q se iguale con K c Ver
Le Chat (simulacin equilibrio)
- Diapositiva 35
- 34 a) b) 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 I 2 a 490C. Si K c
= 0,022 a 490C para 2 HI(g) H 2 (g) + I 2 (g) a) se encuentra en
equilibrio?; b) Caso de no encontrarse, cuantos moles de HI, H 2 e
I 2 habr en el equilibrio?a) [H 2 ] [I 2 ] 0,3/3 0,3/3 Q = = = 0,25
[HI] 2 (0,6/3) 2 el sistema no se encuentra en equilibrio Como Q
> K c el sistema no se encuentra en equilibrio y la reaccin se
desplazar hacia la izquierda.
- Diapositiva 36
- 35 a) b) Ejemplo (cont): En un recipiente de 3 litros se
introducen 0,6 moles de HI, 0,3 moles de H 2 y 0,3 moles de I 2 a
490C. Si K c = 0,022 a 490C para 2 HI(g) H 2 (g) + I 2 (g) a) se
encuentra en equilibrio?; b) Caso de no encontrarse, cuantos moles
de HI, H 2 e I 2 habr en el equilibrio? b) Equilibrio: 2 HI(g) I 2
(g) + H 2 (g) Moles inic.: 0,6 0,3 0,3 Moles equil. 0,6 + 2 x 0,3 x
0,3 x 0,6 + 2 x 0,3 x 0,3 x conc. eq(mol/l) 3 3 3
- Diapositiva 37
- 36 b) Ejemplo (cont): b) Caso de no encontrarse, cuantos moles
de HI, H 2 e I 2 habr en el equilibrio? 0,3 x 0,3 x 3 3 K c = =
0,022 0,6 + 2 x 2 3 Resolviendo se obtiene que: x= 0,163 moles
Equil: 2 HI(g) I 2 (g) + H 2 (g) Mol eq: 0,6+20,163 0,30,163
0,30,163 n(HI) = 0,93 mol n(I 2 ) = 0,14 mol n(H 2 ) = 0,14
mol
- Diapositiva 38
- 37 Modificaciones del equilibrio Si un sistema se encuentra en
equilibrio (Q = K c ) y se produce una perturbacin: Cambio en la
concentracin de alguno de los reactivos o productos. Cambio en la
presin (o volumen) Cambio en la temperatura. El sistema deja de
estar en equilibrio y trata de volver a l.
- Diapositiva 39
- 38 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 [ reactivos], Q
y la manera de volver a igualarse a K C sera que [ reactivos] (en
cantidades estequiomtricas) y, en consecuencia, que
[productos].
- Diapositiva 40
- 39 Ejemplo: En el equilibrio anterior: PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl
2 (g) ya sabemos que partiendo de 2 moles de PCl 5 (g) en un
volumen de 5 litros, el equilibrio se consegua con 1,45 moles de
PCl 5, 0,55 moles de PCl 3 y 0,55 moles de Cl 2 cuntos moles habr
en el nuevo equilibrio si una vez alcanzado el primero aadimos 1
mol de Cl 2 al matraz? (K c = 0,042) Equilibrio: PCl 5 (g) PCl 3
(g) + Cl 2 (g) Moles inic.: 1,45 0,55 1,55 Moles equil. 1,45 + x
0,55 x 1,55 x 1,45 + x 0,55 x 1,55 x conc. eq(mol/l) 5 5 5
- Diapositiva 41
- 40 0,55 x 1,55 x 5 5 K c = = 0,042 1,45 + x 5 Resolviendo: x =
0,268 Equilibrio: PCl 5 (g) PCl 3 (g) + Cl 2 (g) n eq (mol)
1,45+0,268 0,550,268 1,550,268 1,718 0,282 1,282 conc (mol/l)
0,3436 0,0564 0,2564 El equilibrio se ha desplazado a la izquierda.
Se puede comprobar como: 0,0564 M 0,2564 M = 0,042 0,3436 M
- Diapositiva 42
- 41 Cambio en la presin (o volumen) En cualquier equilibrio en
el que haya un cambio en el nmero de moles entre reactivos y
productos como por ejemplo : A B+ C (en el caso de una disociacin
es un aumento del nmero de moles) ya se vio que K c c 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.
- Diapositiva 43
- 42 Cambio en la presin (o volumen) (continuacin) Este
desplazamiento del equilibrio hacia donde menos moles haya al
aumentar la presin es vlido y generalizable para cualquier
equilibrio en el que intervengan gases. Lgicamente, si la presin
disminuye, el efecto es el contrario. Si el nmero de moles total de
reactivos es igual al de productos (a+b =c+d) se pueden eliminar
todos los volmenes en la expresin de K c, con lo que ste no afecta
al equilibrio (y por tanto, tampoco la presin).
- Diapositiva 44
- 43 a) b) Ejemplo: Una mezcla gaseosa constituida inicial- mente
por 3,5 moles de hidrgeno y 2,5 de yodo, se calienta 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 K c y K p ; b) La
concentracin de los compuestos si el volumen se reduce a la mitad
manteniendo constante la temperatura a 400C. a) a) Equilibrio: H 2
(g) + I 2 (g) 2 HI (g) Moles inic.: 3,5 2,5 0 Moles reac: 2,25 2,25
(4,5) Moles equil. 1,25 0,25 4,5 conc. eq(mol/l) 0,125 0,025 0,45
64,8 HI 2 0,45 2 M 2 K c = = = 64,8 H 2 I 2 0,125 M 0,025 M 64,8 K
P = K c (RT) 0 = 64,8 Problema Selectividad (Junio 98)
- Diapositiva 45
- 44 b) Ejemplo (cont): b) La concentracin de los compuestos si
el volumen se reduce a la mitad manteniendo constante la
temperatura a 400C. b) 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 K C. Por
tanto, las concentraciones de reactivos y productos, simplemente se
duplican: H 2 = 1,25 mol/5 L = 0,250 M I 2 = 0,25 mol/5 L = 0, 050
M HI =4,5 mol/ 5 L = 0,90 M Se puede comprobar que: 64,8 HI 2 (0,90
M) 2 K c = = = 64,8 H 2 I 2 0,250 M 0,050 M Problema Selectividad
(Junio 98)
- Diapositiva 46
- 45 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 exotrmicas e izquierda en las
endotrmicas).
- Diapositiva 47
- 46 a) b) Ejemplo: Hacia dnde se desplazar el equilibrio al: a)
disminuir la presin? b) aumentar la temperatura? H 2 O(g) + C(s)
CO(g) + H 2 (g) ( H > 0) Hay que tener en cuenta que las
concentraciones de los slidos ya estn incluidas en la K c por ser
constantes. CO H 2 K c = H 2 O a) a) Al p el equilibrio (donde ms
moles de gases hay: 1 de CO + 1 de H 2 frente a 1 slo de H 2 O) b)
b) Al T el equilibrio tambin se desplaza hacia donde se consume
calor por ser la reaccin endotrmica.
- Diapositiva 48
- 47 Principio de Le Chatelier 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.
- Diapositiva 49
- 48 Variaciones en el equilibrio [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 p < 0 Hacia donde ms
n moles de gases MUY IMPORTANTE Variacin en el equilibrio
- Diapositiva 50
- 49 Importancia en procesos industriales. Es muy importante en
la industria el saber qu condiciones favorecen el desplaza- miento
de un equilibrio hacia la formacin de un producto, pues se
conseguir un mayor rendimiento, en dicho proceso. En la sntesis de
Haber en la formacin de amoniaco [N 2 (g) + 3 H 2 (g) 2 NH 3 (g)],
exotrmica, la formacin de amoniaco est favorecida por altas
presiones y por una baja temperatura. Por ello esta reaccin se
lleva a cabo a altsima presin y a una temperatura relativamente
baja, aunque no puede ser muy baja para que la reaccin no sea muy
lenta. Hay que mantener un equilibrio entre rendimiento y tiempo de
reaccin.
- Diapositiva 51
- 50 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 distinguen varias fases o estados fsicos, hablaremos de
reacciones heterogneas. Por ejemplo, la reaccin: CaCO 3 (s) CaO(s)
+ CO 2 (g) se trata de un equilibrio heterogneo. Aplicando la ley
de accin de masas se cumplir que:
- Diapositiva 52
- 51 Equilibrios heterogneos (cont). Sin embargo, las
concentraciones (n/V) de ambas sustancias slidas (CaCO 3 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 K C se tiene: K C = [CO 2 ] Anlogamente: K
P = p(CO 2 ) ATENCIN!: En la expresin de K C de la ley de accin de
masas slo aparecen las concentraciones de gases y sustancias en
disolucin, mientras que en la expresin de K P nicamente aparecen
las presiones parciales de las sustancias gaseosas.
- Diapositiva 53
- 52 Ejemplo: En un recipiente se introduce cierta cantidad de
carbamato amnico, NH 4 CO 2 NH 2 slido que se disocia en amoniaco y
dixido de carbono cuando se evapora a 25C. Sabiendo que la
constante K P para el equilibrio NH 4 CO 2 NH 2 (s) 2 NH 3 (g) + CO
2 (g) y a esa temperatura vale 2,310 -4. Calcular K C y las
presiones parciales en el equilibrio. Equilibrio: NH 4 CO 2 NH 2
(s) 2 NH 3 (g) + CO 2 (g) n(mol) equil. n x 2x x Luego p(NH 3 ) = 2
p(CO 2 ) ya que la presin parcial es directamente proporcional al n
de moles. K P = 2,3x10 -4 = p(NH 3 ) 2 x p(CO 2 ) = 4p(CO 2 ) 3
Despejando se obtiene que: p(CO 2 ) = 0,039 atm : p(NH 3 ) = 0,078
atm.
- Diapositiva 54
- 53 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.
- Diapositiva 55
- 54 Solubilidad (s). Es la mxima concentracin molar de soluto en
un determinado disolvente, es decir, la molaridad 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 aunque energticamente no est favorecida la disolucin sta
puede llegar a producirse.
- Diapositiva 56
- 55 Producto de solubilidad (K S o P S ) en elctrolitos de tipo
AB. tipo AB En un electrolito de tipo AB el equilibrio de
solubilidad viene determinado por: AB(s) A + (ac) + B (ac) Conc.
inic. (mol/l): c0 0 Conc. eq. (mol/l): cs s La concentracin del
slido permanece constante. Y la constante de equilibrio tiene la
expresin: Ejemplo: AgCl(s) Ag + (ac) + Cl (ac) K S = [Ag + ] x [Cl
] = s 2 s es la solubilidad de la sal.
- Diapositiva 57
- 56 Ejemplo: Deduce si se formar precipitado de cloruro de plata
cuyo K S = 1,7 x 10 -10 a 25C al aadir a 250 cm 3 de cloruro de
sodio 0,02 M 50 cm 3 de nitrato de plata 0,5 M. AgCl(s) Ag + (ac) +
Cl (ac) K S = [Ag + ] x [Cl ] = s 2 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 10 3 M 2 Como [Ag + ] x
[Cl ] > K S entonces precipitar.
- Diapositiva 58
- 57 Producto de solubilidad en otro tipo de electrolito. Tipo A
2 B Tipo A 2 B: A 2 B (s) 2 A + (ac) + B 2 (ac) Conc. inic.
(mol/l): c 0 0 Conc. eq. (mol/l): c 2s s Y la constante de
equilibrio tiene la expresin: AB 2. Las misma expresin ser para
electrolitos tipo AB 2. Tipo A a B b Tipo A a B b : A a B b (s) a A
b+ (ac) + b B a (ac) Conc. inic. (mol/l): c 0 0 Conc. eq. (mol/l):
c as bs
- Diapositiva 59
- 58 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.
- Diapositiva 60
- 59 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 concentraciones de ambos permanezca constante. Como el
equilibrio se desplaza a la izquierda la solubilidad, que mide la
mxima concentracin de soluto disuelto, disminuir en
consecuencia.
- Diapositiva 61
- 60 Ejemplo: Cul ser la solubilidad del cloruro de plata si
aadimos nitrato de plata hasta una concentracin final 0,002 M?
AgCl(s) Ag + (ac) + Cl (ac) K S = 1,7 x 10 -10 = [Ag + ] x [Cl ] =
s 2 Al aadir el AgNO 3, la [Ag + ] sube hasta 2 x 10 3 M, pues se
puede despreciar la concentracin que haba antes. En consecuencia,
el equilibrio se desplaza a la izquierda y la [Cl ], es decir, la
nueva solubilidad, debe disminuir.
- Diapositiva 62
- 61 Ejercicio: En equilibrio de disolucin de bromuro de plata
cuya K s =5,2 x 10 13 cul ser la nueva solubilidad a litro de
disolucin saturada 0,2 ml de una disolucin 0,001 M de bromuro de
potasio? Equilibrio: AgBr (s) Ag + (ac) + Br (ac) Conc. eq.
(mol/l): c s s K S = 5,2 x 10 13 = [Ag + ] x [Br ] = s 2 n(Br ) 0 =
0,5 L x 7,2 x 10 7 mol/L = 3,6 x 10 7 mol n(Br ) aad = 0,0002 L x
0,001 mol/L = 2 x 10 7 mol Conc. inic. (mol/l): c7,2 x 10 7 1,12 x
10 6 Conc. eq. (mol/l): c 7,2 x 10 7 x 1,12 x 10 6 x K S = 5,2 x 10
13 = (7,2 x 10 7 x)(1,12 x 10 6 x) De donde x = 3,2 x 10 7 s = (7,2
x 10 7 3,2 x 10 7 ) M = 4,0 x 10 7 M
- Diapositiva 63
- 62 Influencia del pH por formacin de un cido dbil. Equilibrio
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 aumen- tar 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 ZnCO 3,
se formar H 2 CO 3, cido dbil, y al disminuir [CO 3 2 ], se
disolver ms ZnCO 3, pudindose llegar a disolver por completo.
- Diapositiva 64
- 63 Cambio en la solubilidad por formacin de una base dbil.
Suele producirse a partir de sales solubles que contienen el catin
NH 4 +. NH 4 Cl(s) Cl (ac) + NH 4 + (ac) Los NH 4 + reaccionan con
los OH formndose NH 4 OH al desplazar el equilibrio de la base
hacia la izquierda. Equil base: NH 4 OH (ac) NH 4 + (ac) + OH (ac)
Es el mtodo usual de disolver hidrxidos poco solubles tales como el
Mg(OH) 2. Equil. Solub.: Mg 2+ (ac) + 2 OH (ac). En consecuencia,
disminuir [OH ], con lo que se solubilizar ms Mg(OH) 2.
- Diapositiva 65
- 64 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, [AlF 6 ] 3, [Ag(NH 3 ) 2 ] +. 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 Zn 2+, con lo que se disolver ms
Zn(OH) 2. Igualmente, pueden disolverse precipitados de AgCl
aadiendo amoniaco.
- Diapositiva 66
- 65 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, disolvindose
en mayor cantidad. Ejemplo: El CuS se disuelve fcilmente en cido
ntrico, ya que ste es oxidante y oxida el S 2 a S 0. 3 CuS + 2 NO 3
+ 8 H + 3 S 0 + 3 Cu 2+ + 2 NO + 4 H 2 O