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EQUILIBRIOS DE SOLUBILIDAD
2º de Bachillerato
1. Equilibrios heterogéneos.
2. Solubilidad.
Reglas de solubilidad.
3. Reacciones de precipitación.
4. Producto de solubilidad.
5. Factores que modifican la solubilidad.
Efecto del ión común
Cambios de pH
Formación de complejos
Oxidación o reducción de iones.
Indice
Departamento de Física y Química 2
1. EQUILIBRIOS HETEROGÉNEOS
Se habla de reacción homogénea cuando tanto reactivos como productos se encuentran en el mismo estado físico. En cambio, si entre las sustancias que intervienen en la reacción se distinguen varias fases o estados físicos, hablaremos de reacciones heterogéneas.
Tanto los sólidos como los líquidos son muy poco dilatables y su concentración se incluye en la constante de equilibrio.
Por ejemplo, la reacción: CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g) se trata de un equilibrio heterogéneo.
2( ) ( )
3( )
Cuya constante de equilibrio es g s
s
CO CaOKc
CaCO
Departamento de Física y Química 3
Sin embargo, las concentraciones (n/V) de ambas sustancias sólidas (CaCO3 y CaO) son constantes, al igual que las densidades de sustancias puras (m/V) son también constantes.
Por ello, agrupando las constantes en una sola la constante de equilibrio queda:
2( )gKc CO
Análogamente:2COKp p
En la expresión de KC de la constante de equilibrio sólo aparecen las concentraciones de gases y sustancias en disolución, mientras que en la expresión de Kp únicamente aparecen las presiones parciales de las sustancias gaseosas.
Departamento de Física y Química 4
En un recipiente se introduce cierta cantidad de carbamato amónico,
NH4CO2NH2 sólido que se disocia en amoniaco y dióxido de carbono
cuando se evapora a 25 ºC. Sabiendo que la constante KP para el
equilibrio NH4CO2NH2(s) 2 NH3(g) + CO2(g) y a esa temperatura
vale 2,3·10-4. Calcular KC y las presiones parciales en el equilibrio.
3 2
3
4 2 2( ) 3( ) 2( )
0
2
Dada la reacción: 2
moles iniciales:
moles equilibrio: 2
Luego =2 ya que la presión parcial es directamente
proporcional al nº de moles.
s g g
o
NH CO
NH
NH CO NH NH CO
n
n x x x
p p
Kp p p
2
2 2
3
2
-4 3
2
-4 3 8
3,86 102,3 10 4
7,72 10
2,3 10 (0,082 298) 1,58 10
CO
CO CO
NH
n
p atmp
p atm
Kp Kc RT Kc Kc
Departamento de Física y Química 5
2. Solubilidad
Es la concentración de una disolución saturada, en equilibrio
con el soluto sin disolver.
La solubilidad está relacionada con la polaridad de los solutos y
disolventes.
El proceso de disolución va acompañado de un aumento de
entropía.
La solubilidad de los sólidos aumenta con la temperatura.
La solubilidad de los gases disminuye con la temperatura.
No hay ninguna sustancia completamente insoluble.
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Reglas de solubilidad
Los sulfuros e hidróxidos son todos insolubles, excepto los de
amonio, metales alcalinos y algunos alcalinotérreos.
Los sulfitos, fosfatos y carbonatos son todos insolubles, excepto
los de amonio y metales alcalinos.
Los sulfatos son todos solubles, excepto los de Sr2+, Ba2+ y Pb2+.
Los haluros son todos solubles, excepto los de Ag+, Pb2+, Hg2+ y
Cu+.
Los nitratos y acetatos son todos solubles.
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3. REACCIONES DE PRECIPITACIÓN.
Son reacciones de equilibrio heterogéneo sólido-líquido.
La fase sólida contiene una sustancia poco soluble
(normalmente una sal).
La fase líquida contiene los iones producidos en la disociación
de la sustancia sólida.
Normalmente el disolvente suele tratarse de agua.
Las sales en disolución están completamente disociadas.
( ) ( ) ( )s aq aqAgCl Ag Cl
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8
4. PRODUCTO DE SOLUBILIDAD (Kps)
Incluso en las sustancias más insolubles hay siempre
una pequeña porción de partículas en la disolución en
equilibrio con el soluto sin disolver.
La concentración del sólido sin disolver permanece
constante y se integra dentro de la constante de
equilibrio.
( ) ( ) ( )
0
( ) ( )
inicialmente
equilibrio
La constante de equilibrio: =
( ) ( )
m n
n m s aq aq
o
n mm n
aq aq
n mm n
n m
A B nA mB
C
C s n s m s
Kps A B
KpsKps n s m s s
n mDepartamento de Física y Química 9
El producto de la concentración de los iones en disolución
nunca podrá ser superior al producto de solubilidad.
Cuando este producto sea mayor los iones se unirán y formarán
el sólido que precipitará y se separará de la disolución hasta
que el producto de la concentración de los iones en disolución
iguale el producto de solubilidad.
2
2( ) ( ) ( )
22
( ) ( )
22
( ) ( )
22
( ) ( )
2
La constante de equilibrio: =
la sal estará completamente disuelta.
= la sal estará en equ
s aq aq
aq aq
aq aq
aq aq
PbI Pb I
Kps Pb I
Si Kps Pb I
Si Kps Pb I
22
( ) ( )
ilibrio a punto de precipitar.
la sal precipitará.aq aqSi Kps Pb I
Departamento de Física y Química 10
Deduce si se formará precipitado de cloruro de plata cuyo Kps =
1,7·10-10 a 25 ºC al añadir a 250 cm3 de cloruro de sodio 0,02 M a 50
cm3 de nitrato de plata 0,5 M.
( ) ( ) ( )
( ) ( )
2
El equilibrio de precipitación es:
La constne de equilibrio: =
0,0050,250 0,02 0,005 1,67 10
0,3
0,050 0,5
s aq aq
aq aq
Cl Cl Cl
Ag Ag Ag
AgCl Ag Cl
Kps Ag Cl
n V M moles Cl M
n V M 2
2 2 3
( ) ( )
( ) ( )
0,0250,025 8,33 10
0,3
1,67 10 8,33 10 1,38 10 y precipitará.
En disolcuión solo puede existir el producto de solubilidad de los iones.
aq aq
s aq
moles Ag M
Ag Cl Kps
AgCl Ag ( )
2 2
( ) ( )
10 2 2
2 9
( ) ( )
equilibrio 8,33 10 1,67 10 =
1,7 10 = 8,33 10 1,67 10 0,01669 y en disolcuión habra:
6,63 10 y 2,55 10
aq
aq aq
aq aq
Cl
x x x Kps Ag Cl
x x x
Ag M Cl M
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5. FACTORES QUE MODIFICAN LA
SOLUBILIDAD
Además de la temperatura, existen otro factores que influyen en la solubilidad por afectar a la concentración de uno de los iones de un electrolito poco soluble.
Estos son:
Efecto ion común.
pH.
Formación de un ácido débil.
Formación de una base débil.
Formación de complejos estables.
Reacciones redox.
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¿Cuál será la solubilidad del cloruro de plata si añadimos nitrato de
plata hasta una concentración final 0,002 M? Kps=1,7·10-10
( ) ( ) ( )
2
( ) ( )
10 5
3
El equilibrio de precipitación es:
La constante de equilibrio: =
La solubilidad del es 1,7 10 1,3 10
Si ahora se añade
s aq aq
aq aq
AgCl Ag Cl
s s
Kps Ag Cl s s Kps
AgCl s s M
AgNO
3( ) ( ) 3( )
( ) ( ) ( )
hasta una concentración de plata de 0,002
El nitrato está completamente disuelto:
0,002 0,002
el equilibrio se modifica.
0,002
La constante de eq
s aq aq
s aq aq
M
AgNO Ag NO
M M
AgCl Ag Cl
s
( ) ( )
108
uilibrio: = 0,0020,002
1,7 10La solubilidad del ahora es 8,5 10
0,002
Y la solunilidad ha disminuido por añadir un ion común a la disolcuión.
aq aq
KpsKps Ag Cl s s
AgCl s s MEF
EC
TO
IO
N C
OM
ÚN
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Si a una disolución saturada de un electrolito poco soluble
añadimos otra sustancia que aporta uno de los iones, la
concentración de éste aumentará.
Lógicamente, la concentración del otro ion deberá 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 máxima concentración de soluto disuelto,
disminuirá en consecuencia.
Cuando a una disolución de un electrolito poco soluble se
añade un ión en común procedente de otro electrolito la
solubilidad disminuye.
Departamento de Física y Química
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Se tiene una disolución saturada de bromuro de plata cuya
Kps=5,2·10 13 ¿Cuál será la nueva solubilidad si a ½ litro de disolución
saturada se le añaden 0,2 ml de una disolución 0,001 M de bromuro de
potasio?
( ) ( ) ( )
( ) ( )
2 13
Inicialmente solo se tiene una disolución saturada de
la constante de equilibrio: =
La solubilidad del es 5, 2 10 7, 2 1
s aq aq
aq aq
AgBr
AgBr Ag Br
s s Kps Ag Br
Kps s s Kps AgBr s s 7
( ) ( ) ( )
3
( ) ( )
0
Si ahora se añade , esta sal se encuentra totalmente disuelta y añade a la disolcuión.
0, 2 10 0,001' '
0,5
La constante de equilibrio: =
s aq aq
aq aq
M
KBr Br
AgBr Ag Br
s s
Kps Ag Br 13 7
7 7 7
( ) ( )
5, 2 10 ' ( ' 4 10 )
' 5, 48 10 5, 48 10 y 9, 48 10aq aq
s s
s M y Ag M Br M
Departamento de Física y Química 15
Calcule la solubilidad del hidróxido de magnesio
a) En agua pura
b) En una disolución 0,1 M de NaOH
c) Si a una disolución 10-8 M de iones Mg2+ se le añaden
iones OH- y CO32- en igual cantidad ¿Qué precipita antes
el carbonato o el hidróxido?
d) Si se añade HCl ¿aumentará o disminuirá la solubilidad
del hidróxido?
Kps[Mg(OH)2]=8,5·10-12 y Kps[MgCO3]=1,0·10-15
2
2( ) ( ) ( )
122 43
2
2( ) ( ) ( )
a) ( ) 2
2
8,5 10La constante de equilibrio: (2 ) 1,28 10
4
b) ( ) 2
' 2 ' 0,1
La constante de equilibrio:
s aq aq
s aq aq
Mg OH Mg OH
s s
Kps s s s s M
Mg OH Mg OH
s s
Kp 2 10' (2 ' 0,1) ' 8,5 10s s s s M
INF
LU
EN
CIA
DE
L p
H
Departamento de Física y Química 16
2
2( ) ( ) ( )
122
2
( ) ( ) ( ) 82
( )
2 2
3( ) ( ) 3( )
2 2 2
( ) 3( ) 3( ) 2
( )
c) ( ) 2
8,5 100,03
10
s aq aq
aq aq aq
aq
s aq aq
aq aq aq
aq
Mg OH Mg OH
KpsKps Mg OH OH M
Mg
MgCO Mg CO
KpsKps Mg CO CO
Mg
157
8
1,0 101,0 10
10
y precipita mucho antes el carbonato.
d) Si se añade un ácido, los liberados por el ácido en disolcución reaccionan
inmendiatamente con los del hidróxido de magnesio neutr
M
H
OH
2
2( ) ( ) ( )
( ) ( ) ( )
2
2( ) ( ) ( ) ( ) 2 ( )
alizándose
(produciendo agua) y disolviendo completamente la base.
( ) 2
( ) + 2 2
s aq aq
aq aq aq
s aq aq aq l
Mg OH Mg OH
HCl H Cl
Mg OH HCl Mg Cl H O
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Equilibrio de solubilidad: ( ) ( ) ( )s aq aqBA B A
Equilibrio de ácido débil:( ) ( ) ( )aq aq aqHA H A
Si el anión A en que se disocia un electrolito poco soluble
forma un ácido débil HA, al aumentar la acidez o [H+] el
equilibrio de disociación del ácido se desplazará hacia la
izquierda, en consecuencia disminuye [A ] con lo que se
disuelve más electrolito BA.
Ejemplo: al añadir un ácido fuerte sobre el ZnCO3, se formará
H2CO3, ácido débil, y al disminuir [CO32 ], se disolverá más
ZnCO3, pudiéndose llegar a disolver por completo.
Formación de un ácido débil
Departamento de Física y Química 18
Formación de una base débil.
Suele producirse a partir de sales solubles que contienen el
catión NH4+.
4 ( ) 4( ) ( )s aq aqNH Cl NH Cl
Al añadir una base fuerte, los iones NH4+ reaccionan con los
OH formándose NH4OH, desplazando el equilibrio de la base
hacia la izquierda. Haciendo desaparecer el ión NH4+ y
aumentando la solubilidad de la sal.
Equilibrio de la base débil:4 ( ) 4( ) ( )aq aq aqNH OH NH OH
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FORMACIÓN DE UN COMPLEJO ESTABLE.
Un ion complejo es un ion formado por más de un átomo
o grupo de átomos.
Ejemplos: [Al(OH)4] , [Zn(CN)4]2 , [AlF6]3 , [Ag(NH3)2]+.
De esta manera, se pueden disolver precipitados
añadiendo, por ejemplo, cianuro de sodio a electrolitos
insolubles de cinc como el Zn(OH)2, ya que se forma el
catión [Zn(CN)4]2 , que es muy estable.
Así, disminuirá drásticamente la concentración de Zn2+,
con lo que se disolverá más Zn(OH)2.
Igualmente, pueden disolverse precipitados de AgCl
añadiendo amoniaco.
Departamento de Física y Química
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OXIDACIÓN O REDUCCIÓN DE IONES.
Si alguno de los iones que intervienen en un equilibrio de solubilidad se oxida o se reduce como consecuencia de añadir un oxidante o reductor, la concentración de este ion disminuirá.
En consecuencia, el equilibrio del electrolito insoluble se desplazará hacia al derecha, disolviéndose en mayor cantidad.
Ejemplo: El CuS se disuelve fácilmente en ácido nítrico, ya que éste es oxidante y oxida el S2 a S0.
3 CuS + 2 NO3 + 8 H+ 3 S0 + 3 Cu2+ + 2 NO + 4 H2O
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