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Química (1S, Grado Biología) UAM 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
Química (1S, Grado Biología) UAM 8. Equilibrios de solubilidad y de formación de complejos 2
ContenidosContenidos
•• Equilibrios de solubilidadEquilibrios de solubilidad
–– SolubilidadSolubilidad
–– Producto de solubilidadProducto de solubilidad
•• Equilibrios de formación de iones complejosEquilibrios de formación de iones complejos
Química (1S, Grado Biología) UAM 8. Equilibrios de solubilidad y de formación de complejos 3
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 bajasolubilidad
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 iones�
2
2 2( ) ( ) ( ) ( )2s ac ac acCaF CaF Ca F+ −
→ +�
,ps TK
Producto de solubilidadde la sal a la temperatura T
9
,2985,3 10
psK −
= ×
(muy pequeño)
2 2[ ] [ ]
eq eq psCa F K+ −
=
2
2( ) ( ) ( )2s ac acCaF Ca F+ −
+�
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(Constante del) Producto de solubilidad(Constante del) Producto de solubilidad
Química (1S, Grado Biología) UAM 8. Equilibrios de solubilidad y de formación de complejos 8
Relación entre solubilidad y producto de solubilidadRelación entre solubilidad y producto de solubilidad
[Lectura: Petrucci 19.2]
Disolución saturada de una sal
9
,2985,3 10
psK −
= ×2
2( ) ( ) ( )2s ac acCaF Ca F+ −
+�
Iniciales
Cambios
Equilibrio
s+ 2s+0 0
( )s−s 2s
( )2
2 ;ps
s s K=3
4 ;ps
s K= ( )1/3
4pss K=3
1,1 10s M−
= ×
Ej.: Solubilidad del CaF2 en agua
Molaridades2
[ ]Ca+
[ ]F−
2 2[ ] [ ]
eq eq psCa F K+ −
=
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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
,2985,3 10
psK −
= ×2
2( ) ( ) ( )2s ac acCaF Ca F+ −
+�
Iniciales
Molaridades
Cambios
Equilibrio
s+ 2s+
0, 25 0( )s−
0, 25 s+ 2s
( )( )2
0,25 2ps
s 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 (s<0,0011M).
0, 25 0,25s+ � ( )2
0, 25 2ps
s K=
2 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
,2981,6 10
fK = ×
3 3 2( ) ( ) ( )2 [ ( ) ]ac ac acAg NH Ag NH
+ ++ �
42
,2981 10
fK = ×3 3
6( ) ( ) ( )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
,2981,6 10
fK = ×
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− x
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 dos cifras decimales, o sea: 0,10x �
3 2[ ( ) ] 0,10Ag NH M+ =
3 2
2
3
[ ( ) ]
[ ] [ ]
êq
f
eq eq
Ag NHK
Ag NH
+
+
=
3 2
2
3
[ ( ) ][ ]
[ ]
eq
eq
f eq
Ag NHAg
K NH
+
+
=
3[ ] 1,00 2 0,10 0,80NH M= − × =
9
7 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
,2989,7 10
fK = ×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
3
6[ ( ) ]Fe SCN
− [ ]SCN−3
[ ]Fe+
2,00,010 0,0022
9,0=3
33FeCl Fe Cl+ −
→ +4
4NH 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?
86 7,7 10x
−≤ ×
3
6[ ( ) ] 0,00037Fe SCN x− = +
3[ ] 0,0025 0,0025Fe x M
+= − =
1/63
6
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
−= ×
0,00054 M=
0,00037 M=aprox. igual de rojo
más rojo