Equilibrio de Solubilidad

Informe Nº 2: Equilibrio de solubilidad
Juan Barrios
1 Química inorgánica, Ingeniería en Minas
Universidad de Las Américas. Avenida Walker Martínez 1360, La Florida.
Fecha de sesión de laboratorio: 19 de Octubre 2013, Fecha de entrega de informe: 26 de Octubre 2013.


OBJETIVOS

Estudiar las reacciones ácido-base de precipitación. Aprender y aplicar la técnica de titulación.Determinar la constante del producto de solubilidad del Ca(OH)2, una
base fuerte pero poco soluble, por medio de neutralización de una solución saturada con un ácido patrón.




1. Introducción

Aquellas reacciones en las que se obtienen sustancias de baja solubilidad o también llamados sólidos iónicos poco solubles, tienen aplicación en tres procesos analíticos importantes:
1.- el análisisgravimetrico, por el cual la masa de un sólido que se ha formado está químicamente relacionado con la cantidad de analito;
2.- el aislamiento de un analito de posibles interferencias, y
3.-en los métodos volumétricos basados en el volumen de un reactivo patrón que es necesario para realizar la completa precipitación de la muestra.
Cada una de estas aplicaciones requiere que el sólido searazonablemente puro, posea un tamaño de partícula adecuado y además que sea de baja solubilidad. El equilibrio de solubilidad es un tipo de equilibrio heterogéneo, constituido por un electrolito poco soluble y los iones que este electrolito produce en solución. La especie, MxAy en este laboratorio será Ca(OH)2, se
disuelve en un volumen determinado de agua y a una temperatura fija, en una cantidadconstante, según:
Ca(OH)2(s) ↔ Ca(OH)2(ac) Ecc. 1
La cantidad disuelta, Ca(OH)2(ac) se disocia completamente en sus iones
Ca(OH)2(ac) ↔ Ca2+ (ac) + 2 (OH)1- (ac) Ecc. 2
La concentración de Ca(OH)2(ac) es constante y se conoce como la solubilidad molar, S°, del electrolito Ca(OH)2(s) y se determina conociendo la concentración de los iones, Ca2+ (ac) o (OH)1- (ac).Cuando sumamos las dos ecuacionesanteriores, se obtiene la ecuación que representa el equilibrio de solubilidad:
Ca(OH)2(s) ↔ Ca2+ (ac) + 2 (OH)1- (ac) Ecc. 3
La constante de equilibrio para esta reacción se denomina, Constante del Producto de Solubilidad, Kps, y se expresa:
Kps = [Ca2+ ]*[ (OH)1-]2 Ecc. 4
Cuando conocemos el valor de la constante de equilibrio, (Kps), comúnmente expresado en tablas a valores de fuerzas iónicasconocidas, podemos hallar el valor de la solubilidad molar del electrolito poco soluble, Ca(OH)2(s) , y viceversa; es decir, que si conocemos la solubilidad molar, podemos hallar el valor de la constante, Kps.

Ejemplo de cálculo

Calcule el Kps de Ca(OH)2 si al titular 15mL de disolución saturada del hidróxido de calcio a 25ºC
se gastan 5mL de HCl 0.005 mol/L. o HCl 0,005N (la Normalidad deHCL es igual a M x1 )
C1*V1 = C2*V2
C1 * 15mL = 5 x 10-3 N * 5mL
C1 = 1.66*10-3 N de Ca(OH)2
para calcular la solubilidad se debe convertir la Normalidad del Ca(OH)2 en Molaridad ; El Ca(OH)2 tiene 2 grupos OH1- entonces M Ca(OH)2 = N/2 , ya que

Ca(OH)2(s) ↔ Ca+2
(ac) + 2OH 1- (ac)
Entonces :
M= 1.66*10-3 / 2
M = s° = 8.3*10-4 que corresponde a la solubilidad
Del equilibrio
Ca(OH)2(s) ↔Ca+2
(ac) + 2OH 1-
(ac)
[ ]eq s° 2s°
Como Kps = [Ca2+ ]*[ (OH)1-]2
Entonces Kps = s° x (2s°)2
Kps = 4x(s°)3 = 4 x (8.3*10-4)3 = 2,28 x 10-9
Otra forma es: según la ecuación : 1 mol de Ca(OH)2 da lugar a 1 mol de Ca+2 y 2 moles de OHentonces se tiene que la :
1. concentracion de Ca+2 = 8.3*10-4
2. concentracion de OH- = 2*8.3*10-4 = 1,66* 10-3 y reemplazando enKps (expresión que se obtiene de la ecc.4
Kps = [Ca2+ ]*[ (OH)1-]2
KpS = 8.3*10-4 * ( 1,66*10-3)2
Kps = 8.3*10-4 * 2.75*10-6
x = 2.28*10-9


TABLA Nº1 REACTIVOS

Hidróxido de calcio

Acido Clorhídrico




Azul de bromotimol






TABLA Nº2 MATERIALES

Materiales
Capacidad
Tubos de ensayo
-
Pipeta Aforada
10 mL
Varita de Vidrio
-
Bureta
-
Vasos Precipitados...