equilibrios de solubilidad y de formacion de complejos
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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
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ContenidosContenidos
•• Equilibrios de solubilidadEquilibrios de solubilidad
–– SolubilidadSolubilidad
–– Producto de solubilidadProducto de solubilidad
•• Equilibrios de formación de iones complejosEquilibrios de formación de iones complejos
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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
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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