Equilibrio de precipitación - UCLM · 17 ¿Cómo afecta a la solubilidad de los compuestos iónicos la adición de H 3O+ procedes de un ácido fuerte? a) PbBr 2 b) Cu(OH) 2 c) FeS

1

Equilibrio de precipitación

2

Equilibrios de solubilidad

AgCl (s) Ag+ (aq) + Cl- (aq)

Kps = [Ag+][Cl-]

Kps es la constant e del producto de solubilidad

MgF2 (s) Mg2+ (aq) + 2F- (aq) Ksp = [Mg2+][F-]2

Ag2CO3 (s) 2Ag+ (aq) + CO32- (aq) Ksp = [Ag+]2[CO3

2-]

Ca3(PO4)2 (s) 3Ca2+ (aq) + 2PO43- (aq) Ksp = [Ca2+]3[PO3

3-]2

Disolución de un sólido iónico en agua:

Q = Ksp Disolución saturada

Q < Ksp Disolución insaturada No precipita

Q > Ksp Disolución sobresaturada Precipita

3

Escribe la expresión de Kps de las siguientesespecies:a) Carbonato de magnesio b) Hidróxido ferrosoc) Fostato cálcido d) Sulfuro de plata

Ksp = [Mg2+][CO32-]

Ksp = [Fe2+][OH-] 2

Ksp = [Ca2+]3[PO43-]2

Ksp = [Ag+]2[HS-][OH-]

a) MgCO3(s) Mg2+(aq) + CO32-(aq)

b) Fe(OH)2(s) Fe2+(aq) + 2OH- (aq)

c) Ca3(PO4)2(s) 3Ca2+(aq) + 2PO43-(aq)

d) Ag2S(s) 2Ag+(aq) + S2-(aq)

S2-(aq) + H2O(l) HS-(aq) + OH-(aq)

Ag2S(s) + H2O(l) 2Ag+(aq) + HS-(aq) + OH-(aq)

4

5

Solubilidad molar (mol/L) es el número de moles de solutodisueltos en un 1 L de una disolución saturada.

Solubilidad (g/L) es el número de gramos de soluto disueltosen 1 L de una disolución saturada.

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¿Cuál es la solubilidad del AgCl en g/L ?

AgCl (s) Ag+ (aq) + Cl- (aq)

Inicial (M)

Cambio (M)

Equilibrio (M)

0.00

+s

0.00

+s

s s

s = Ksp√ = 1.3 x 10-5

[Ag+] = 1.3 x 10-5 M [Cl-] = 1.3 x 10-5 M

Solubilidad AgCl = 1.3 x 10-5 mol AgCl

1 L soln143.35 g AgCl

1 mol AgClx = 1.9 x 10-3 g/L

Ksp = 1.6 x 10-10 = [Ag+][Cl-] = s2

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Relación entre la solubilidad y Kps a 250C

Fórmula Kps Solubilidad (M)

MgCO3 3.5 x 10-8 1.9 x 10-4

PbSO4 1.6 x 10-8 1.3 x 10-4

BaCrO4 2.1 x 10-10 1.4 x 10-5

Ca(OH)2 5.5 x 10-6 1.2 x 10-2

BaF2 1.5 x 10-6 7.2 x 10-3

CaF2 3.2 x 10-11 2.0 x 10-4

Nº de iones

2

2

2

3

3

3

3 Ag2CrO4

Catión:Anión

1:1

1:1

1:1

1:2

1:2

1:2

2:1 2.6 x 10-12 8.7 x 10-5

8

9

Si se añaden 2 mL de NaOH 0.2 M a 1 L de CaCl2 0.1 M, ¿se formará un precipitado?

Los iones presentes en la disolución son Na+, OH-, Ca2+, Cl-.

Solamente es posible la precipitación de Ca(OH)2.

¿Es Q > Kps para el Ca(OH)2?

[Ca2+]0 = 0.100 M [OH-]0 = 4.0 x 10-4 M

Kps = [Ca2+][OH-]2 = 8.0 x 10-6

Q = [Ca2+]0[OH-]02 = 0.10 x (4.0 x 10-4)2 = 1.6 x 10-8

Q < Kps No se formará ningún precipitado

10

Precipitación fraccionada

Cuando en una disolución hay varios iones capaces de precipitar con un reactivo común es posible precipitar escalonadamente dichos iones en determinadas condiciones, hasta llegar a un punto en que la precipitación puede ser simultánea.

A1- + B+ A1B

A2- + B+ A2B

Si K(A1B) < K(A2B)

K(A1B) = [A1-][B+]

K(A2B) = [A2-][B+]

[A1-]

[A2-]

K(A1B)

K(A2B)=

[A1-]

[A2-]

K(A1B)

K(A2B)>

[A1-]

[A2-]

K(A1B)

K(A2B)<

[A1-]

[A2-]

K(A1B)

K(A2B)=

Precipitará sólo A1-

Precipitará sólo A2-

Precipitaran ambos en esa relación

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A una disolución que contiene 10 g de Sr2+ y 10 mg de Ba2+ por litro, se añade H2SO4 diluido hasta comienzode precipitación. Indicar la naturaleza del precipitadoformado.

K(SrSO4)

K(BaSO4)=

2,8 × 10-7

10-10 = 2800

1087

=[Sr2+] = 0,1150,01137

=[Ba2+] = 7,2 × 10-5

[Sr2+][Ba2+]

0,1157,2 × 10-5= = 1570

1570 < 2800, luego precipita BaSO4

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Efecto del ion común en la solubilidad

adición CrO42-

PbCrO4(s) Pb2+(aq) + CrO42-(aq)

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El efecto del ion común y la solubilidad

La presencia de un ion común disminuye la solubilidad de la sal.

¿Cuál es la solubilidad molar del AgBr en (a) aguapura y (b) NaBr 0.001 M?

AgBr (s) Ag+ (aq) + Br- (aq)

Kps = 7.7 x 10-13

s2 = Kps

s = 8.8 x 10-7

NaBr (s) Na+ (aq) + Br- (aq)

[Br-] = 0.0010 M

AgBr (s) Ag+ (aq) + Br- (aq)

[Ag+] = s [Br-] = 0.0010 + s ≈ 0.0010

Kps = 0.0010 x s s = 7.7 x 10-1016.8

+ s + sCI 0.001

E 0.001 + ss

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El efecto salino y la solubilidad

La presencia sales extrañas aumenta la solubilidad de la sal.

AgCl (s) Ag+ (aq) + Cl- (aq)

Kps = 1.6 x 10-10 = |Ag+ | × |Cl-|

Al ↑ [salina] ↑la fuerza iónica(I) ↓fAg+ y fCl- → ↑ [Ag+] y [Cl-], el AgCl se disolverá en mayor proporción

= [Ag+]×fAg+ [Cl-]×fCl-

[Ag+]×[Cl-] = 1.6 x 10-10

fAg+ × fCl-

- log f = O,5 Zi2 √ I ; I = ½ ΣCiZi

2 = ½ (C1Z12 + C2Z2

2 + …..)

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pH y solubilidad: efecto del ion común

La presencia de un ion común disminuye la solubilidad.

Mg(OH)2 (s) Mg2+ (aq) + 2OH- (aq)

Kps = [Mg2+][OH-]2 = 1.2 x 10-11

Kps = (s)(2s)2 = 4s3

4s3 = 1.2 x 10-11

s = 1.4 x 10-4 M

[OH-] = 2s = 2.8 x 10-4 MpOH = 3.55 pH = 10.45

A pH inferiores a 10.45

↓ [OH-]

OH- (aq) + H+ (aq) H2O (l)

quitamos

Aumenta la solubilidad Mg(OH)2

A pH superiores a 10.45

↑ [OH-]

añadimos

Disminuye la solubilidad Mg(OH)2

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pH y solubilidad

1. Los precipitados formados por un anión básico (BO3-, CrO3

2-, C2O4

2-...) se disuelven en ácidos fuertes (por formación de un ácido débil).

BaCO3 + 2H+ Ba2+ + H2CO3

H2CO3 CO32- + 2H+ CO2 + H20

2. Los precipitados formados por un catión ácido (NH4+) se

disuelven en bases fuertes (por formación de una base débil).

NH4+ + OH- NH3 + H2O

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¿Cómo afecta a la solubilidad de los compuestos iónicosla adición de H3O+ procedes de un ácido fuerte?

a) PbBr2 b) Cu(OH)2 c) FeS

Br- es el anión de un ácido fuerte. No tiene ningúnefecto.

OH- es el anión un ácido débil (agua). Por tanto el equilibrio se desplaza hacia la derecha y aumenta la solubilidad.

S2- es el anión de un ácido débil y reacciona con el agua paraproducir iones OH-.

La formación de ambos ácidos débiles aumenta la solubilidaddel FeS.

a) PbBr2(s) Pb2+(aq) + 2Br-(aq)

b) Cu(OH)2(s) Cu2+(aq) + 2OH-(aq)

c) FeS(s) Fe2+(aq) + S2-(aq)

FeS(s) + H2O(l) Fe2+(aq) + HS-(aq) + OH-(aq)

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Equilibrio de iones complejos (T. de Werner)

Ion complejo : ion que contiene un catión metálico central unido a una o más moléculas o iones.

Co2+ (aq) + 6NH3 (aq) [Co(NH3)6]3+ (aq)átomo central

ligandosíndice de coordinación

Ligando : moléculas o iones que rodean al metal en un ion complejo y que tiene al menos un par de e- no compartidos.

H

O

H

• • •• • •

H

N

HH• •

••Cl• •

••-

••C O••

Compuesto de coordinación : especie neutra que contieneuno o más iones complejos.

[Co(NH3)6]Cl3

Ácido Lewis Base Lewis

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Equilibrio de iones complejos (T. de Werner)

Un ion complejo es un ion que contiene un catión metálicocentral unido a una o más moléculas o iones.

Co2+ (aq) + 4Cl- (aq) CoCl4 (aq)2-

Kf =[CoCl4 ]

[Co2+][Cl-]42-

La constante de estabilidad o de formación (Kf) es la constante del equilibrio para la formación del ion complejo.

Co(H2O)62+ CoCl4

2-

Kfestabilidadcomplejo

átomo central

ligandosíndice de coordinación

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Compuestos de coordinación

Átomo donador: Átomo de un ligando que está unidodirectamente al átomo metálico.

H

O

H

• • •• • •

H

N

HH

Número de coordinación : El número de átomos donadoresque rodean al átomo metálico central en el ión complejo.

Ligandos con:

Un átomo donor monodentado

Dos átomos donadores bidentado

Tres átomos donadores polidentado

H2O, NH3, Cl-

etilendiamina

EDTA

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H2N CH2 CH2 NH2• • • •

Ligando bidentado Ligando polidentado(EDTA)

Los ligandos bidentados y polidentados reciben el nombre de agentes quelantes

Compuestos de coordinación

22

Algunos ligando comunes

23

¿Cuál es el número de oxidación del metal en K[Au(OH)4] y en [Cr(NH3)6](NO3)3 ?

OH- tiene carga -1

K+ tiene carga +1

? Au + 1 + 4x(-1) = 0

Au = +3

NO3- tiene carga -1

NH3 no tiene carga

? Cr + 6x(0) + 3x(-1) = 0

Cr = +3

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Nomenclatura de los compuestos de coordinación

1. El catión se escribe antes que el anión.

2. Primero se nombran los L en orden alfabético, y al final el ion metálico.

3. El nombre de los L anionicos terminan en -o. Los L neutrostoman el nombre de la molécula, excepto el H2O (acuo), CO (carbonilo) y NH3 (amino).

4. Cuando hay mas de un L se utilizan los prefijos di-, tri-, tetra-, penta-, y hexa-. Si el L ya contiene uno de estos prefijos, se utilizan los prefijos bis, tris, y tetraquis.

5. El EO del metal se escribe con nº romanos entre paréntesisdespués del nombre del metal.

6. Si el complejo es un anión, su nombre termina en –ato.

25

26

27

¿Nombra el compuesto [Cr(H2O)4Cl2]Cl ?

Cloruruo de tetraacuodiclorocromo(III)

Escribe la fórmula del sulfato de tris(etilendiamino)cobalto(II)

[Co(en)3]SO4

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Nombra o formula: a) Na3[AlF6], b) b) [Co(en)2Cl2]NO3, c) tetraaminebromochloroplatinum(IV) chloride, d) hexaaminecobalt(III) tetrachloro-ferrate(III)

a) El ion complejo es [AlF6]3-.

Los ligandos son seis (hexa-) fluoruros (fluoro-): hexafluoroEl aluminio es el ion metálico central: aluminato

El ion aluminio sólo tiene número de oxidación +3, por lo que no se necesita ningún numeral.

hexafluoroaluminato sódico

29

b) Hay dos ligandos, el cloro y el etilendiamino: dicloro, bis(etilendiamino)

Es un complejo cationico y el EO del Co lo escribimos con nºromanos (III)

El anión nitrato, se nombra al principio.

Nitrato de diclorobis(etilendiamino)cobalto(III)

Cloruro de tetraaminobromocloroplatino(IV)c) 4 NH3 Br

-Cl�-

Cl-

Pt4+

[Pt(NH3)4BrCl]Cl2d)

hexaaminecobalt(III) tetrachloro-ferrate(III)6 NH3 Co3+ 4 Cl- Fe3

+

[Co(NH3)6][Cl4Fe]3

30

31

Qualitative Analysis of

Cations

32

Flame Test for Cations

lithium sodium potassium copper

33

Cr(NH3)63+, un ion complejo típico

34

Constantes de formación (Kf) de algunos iones complejos a 25 ºC

35

Una industria química convierte Zn(H2O)42+ en

Zn(NH3)42+, más estable, mezclando 50 L de

Zn(H2O)42+ 0.002M y 25 L de NH3 0.15M. ¿Cuál es la

[Zn(H2O)42+] final? Kf del Zn(NH3)4

2+ = 7.8 x 108.

[NH3]inicial = (25 L)(0.15M)75 L

= 5 x 10-2M

[Zn(H2O)42+]incial =

75 L= 1.3 x 10-3M

(50L)(0.002M)

Zn(H2O)42+(aq) + 4NH3(aq) Zn(NH3)4

2+(aq) + 4H2O(l)

[Zn(NH3)42+]

[Zn(H2O)42+][NH3]4

Kf = = 7.8x108

36

InicialCambioEquilibrio

1.3x10-3 5.0x10-2 0 --1.3x10-3 -4(1.3x10-3M) (+1.3x10-3) -

x 4.5x10-2 1.3x10-3 -

Kf =[Zn(NH3)4

2+]

[Zn(H2O)42+][NH3]4

= 7.8x108 =1.3x10-3

x(4.5x10-2)

x = 4.1x10-7M

Zn(H2O)42+(aq) + 4NH3(aq) Zn(NH3)4

2+(aq) + 4H2O(l)

37

En el revelado de una pelicula en blanco y negro, el exceso de AgBr es eliminado mediante una disoluciónacuosa de tiosulfato sódico (), produciendosa la formación del ion complejo Ag(S2O3)2

3-. Calcula la solubilidad del AgBr en a) H2O; b) Na2S2O3 1M. Kf del Ag(S2O3)2

3- es 4.7x1013 y Kps AgBr es 5.0x10-13.

s = [AgBr]disuelto = [Ag+] = [Br-] Kps = s2 = 5 x 10-13; s = 7.1 x 10-7M

a)

b)

AgBr(s) Ag+(aq) + Br-(aq) Kps = [Ag+][Br-] = 5 x 10-13

AgBr(s) Ag+(aq) + Br-(aq)

Ag+(aq) + 2S2O32-(aq) Ag(S2O3)2

3-(aq)

AgBr(s) + 2S2O32-(aq) Br-(aq) + Ag(S2O3)2

3-(aq)

38

Kglobal = Kps x Kf = [Br-][Ag(S2O3]23-

[AgBr][S2O32-]2

= (5.0x10-13)(4.7x1013) = 24

InicialCambioEquilibrio

--

-

1-2s

1 – 2s

0 0+s +s

s

Kglobal =s2

(1 – 2s)2 = 24 s1 - 2s

= (24)1/2

S = [Ag(S2O3)23-] = 0.45M

AgBr(s) + 2S2O32-(aq) Br-(aq) + Ag(S2O3)2

3-(aq)

s

39

• Por:

Dr. J.A. Organero Gallego

www.quimicafisica.es

Universidad de Castilla la-Mancha

UCLM