Solubilidad y producto de solubilidad




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títuloSolubilidad y producto de solubilidad
fecha de publicación18.03.2017
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SOLUBILIDAD Y PRODUCTO DE SOLUBILIDAD
Para sales poco solubles se puede plantear el equilibrio químico siguiente cuando se tiene una disolución saturada:

AnBm(s) ⇔ nAm+ (aq) + mBn- (aq)     Equilibrio de solubilidad

Equilibrio que recibe el nombre de equilibrio de solubilidad.

Como vemos, un equilibrio de solubilidad es un equilibrio heterogéneo, en el que tenemos una fase sólida, AnBm(s), y una fase disuelta, Am+(aq) y Bn-(aq). Por tanto, en la constante de equilibrio no se tendrá en cuenta el sólido, sino únicamente los iones disueltos; a la constante de equilibrio de un equilibrio de solubilidad se la denomina producto de solubilidad, Ks:

Ks = [Am+]n·[Bn-]m         Producto de solubilidad
Tabla de productos de solubilidad a 25ºC de distintas sales poco solubles en PDF
Si [Am+]n·[Bn-]m < Ks, tenemos una disolución insaturada. Se disuelve toda la sal y se podrá seguir disolviendo más. El sistema no está en equilibrio y no se forma precipitado.
Si tenemos un sistema en el que desconocemos su estado, podemos comparar su valor con el producto de solubilidad para predecir su evolución del mismo modo que hacemos con Qc en un equilibrio químico homogéneo.

Así:

Si [Am+]n·[Bn-]m = Ks, el sistema está en equilibrio y no se produce precipitado. La disolución está saturada.
Si  [Am+]n·[Bn-]m > Ks, la disolución está sobresaturada y precipita cierta cantidad de sólido en el fondo del recipiente, quedando el sistema en equilibrio.
RELACION ENTRE SOLUBILIDAD Y PRODUCTO DE SOLUBILIDAD
Aunque el valor de s y Ks para una sal no son lo mismo, conociendo uno se puede calcular el otro. Así:

solubilidad y producto de solubilidad

Cuando se disuelve 1 mol de AnBm, se forman n moles de Am+ y m moles de Bn-. Cuando se disuelven s moles, es decir, el valor de la solubilidad de la sal, se forman sn moles de Am+ y sm moles de Bn-. Así, el producto de solubilidad será:

[Am+] = sn

[Bn-] = sm

Ks = [Am+]n·[Bn-]m

Ks = (sn)n·(sm)m

Donde:

n: coeficiente estequiométrico del catión Am+

m: coeficiente estequiométrico del anión Bn-

Por ejemplo:

Sal de tipo AB

Ejemplo: cloruro de plata, AgCl

AgCl(s) ⇔ Ag+(aq) + Cl–(aq)

Ks = (sn)n·(sm)m

n = 1; m = 1

Ks = s·s = s2

Sal de tipo AB2

Ejemplo: yoduro de plomo(II), PbI2

PbI2(s) ⇔ Pb2+(aq) + 2I–(aq)

n = 1; m = 2

Ks = s·(2s)2 = 4s3
Sal de tipo AB3

Ejemplo: hidróxido de aluminio, Al(OH)3

Al(OH)3 ⇔ Al3+(aq) + 3OH–(aq)

n = 1; m = 3

Ks = s·(3s)3 = 27·

EQUILIBRIO DE SOLUBILIDAD: EFECTO DEL ION COMÚN Y EFECTO SALINO

Si tenemos el siguiente equilibrio de solubilidad:

AB(s) ⇔ A+(aq) + B–(aq)

y agregamos un exceso de ion A+ o de B–, el equilibrio se desplaza hacia la izquierda, es decir, precipitará cierta cantidad del sólido AB(s). A este efecto se le denomina “efecto del ion común”porque se logra agregando una sal que tenga un ion de los dos, A+ o B–, común a la sal AB. Por ejemplo, si tenemos el equilibrio de solubilidad del cloruro de plata:

AgCl(s) ⇔ Ag+(aq) + Cl–(aq)

Y añadimos:

NaCl(s) ⇔ Na+(aq) + Cl–(aq)

El cloruro es un ion común a ambas sales. Al agregar NaCl aumenta la concentración de Cl– y, por ello, precipitará cierta cantidad de AgCl sólido para recuperar el equilibrio.

La solubilidad de una sal poco soluble disminuye en presencia de otra sal que aporte un ion común.

Sin embargo, si añadimos otra sal en al que no hay ningún ion común, la solubilidad de la sal poco soluble aumenta porque el cociente de reacción, Q, se hace menor que Ks, Q < Ks

La solubilidad aumenta.

AgBr(s) ⇔ Ag+(aq) + Br–(aq)

NaCl(s) ⇔ Na+(aq) + Cl–(aq)

Si tenemos una disolución con un precipitado de AgBr y añadimos NaCl, la solubilidad del AgBr aumenta. El sólido del fondo del recipiente, el precipitado, se disolverá en parte al agregar NaCl. Esto ocurre porque la fuerza iónica del medio aumenta, lo cual afecta a la actividad de los iones de la sal AgBr, aunque no profundizaremos más en este aspecto porque excede los objetivos del curso de 2º de bachillerato. Nos quedaremos, por tanto, con esta idea:

Añadir una sal sin iones comunes aumenta la solubilidad de una sal poco soluble presente en la disolución.

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