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PARTE A 1 ESCRIBIR LA EXPRESION DE LA CONSTANTE DE SOLUBILIDAD KPS Se define producto de solubilidad para electrolitos escasamente solubles en agua, y totalmente disociados en solución acuosa saturada, como la multiplicación de las concentraciones molares de los iones en equilibrio con el sólido. En los equilibrios en los que participan solidos poco solubles en agua en agua, la constante de equilibrio recibe el nombre de constante del producto de solubilidad, KPs

AgCl (s)= Ag+ + ClKps (AgCl) = [ Ag+ ] [ Cl- ] 2. COMO SE DETERMINAN LOS VALORES DE KPS Cuando se conoce la solubilidad de un compuesto, se puede calcular su solubilidad molar y el valor de su producto de solubilidad. 3. RESUELVA EJERCICIOS QUE INVOLUCREN KPS Solubilidad molar y KPs: Un litro de solución saturada de sulfato de bario contiene 0,0025 gramos de BaSo4 disuelto. (a)Cuál es la solubilidad molar?. (b)Calcule la constante de solubilidad: Solución: (a) Existe un equilibrio entre el soluto sólido y el disuelto BaSO4(S)= Ba2+(aq) + SO42- (aq)

KPs=[ Ba2+][SO42-]

Se puede calcular la solubilidad molar: ¿ mol BaSO4/L = 2.5 X 10-3 g BaSO4/1.10 L X 1 mol BaSO4/233g BaSO4 = 1.1 X 10-5 mol BaSO47L Para un litro de solución saturada se deben disolver 1.1 x 10 -5 moles de BaSO4 (b) A partir de la solubilidad molar de BaSO4 en la ecuación de la disolución se observa que por cada unidad formula que se disuelve se produce un ion de cada especie BaSO4(S)

=

Ba 2+ (aq)

+

SO42- (aq)

1.1x10-5 mol/L

1.1x10-5M

1.1X10-5 M

El valor de PKs será: KPs = [Ba2+][SO42-] = (1.1X10-5)(1.1X10-5) = 1.2 X 10-10 Cuando se conoce la constante del producto de solubilidad de un compuesto se puede calcular la solubilidad del compuesto en agua a 25°C Solubilidad de un compuesto: cantidad del compuesto que se disuelve en el volumen especifico de solución generalmente se expresa g/L. Solubilidad molar de un compuesto: moles del compuesto que se disuelven para dar un litro de solución saturada. Se expresa en moles/ litro. Expresión del producto de solubilidad: producto de la concentración de los iones componentes, cada uno elevado a la potencia que corresponde al número de iones de una unidad formular. No tiene unidades. Uso de la constante del producto de solubilidad KPs: cuando se conoce KPs de un compuesto, se puede calcular la solubilidad del compuesto en agua a 25°C Solubilidad molar a partir de los valores de KPs: calcule la solubilidad molar, la concentración de sus iones componentes y la solubilidad en gramos por litro de (a) cloruro de plata (KPs=1.8x10-10 ) (b) hidróxido de zinc (KPs=4.5x10-17) sol: (a)ecuación d la solución: AgCl(s) =

Ag+(aq) + Cl-(aq)

KPs= [Ag+][Cl-] = 1.8x10-10

Sea x= mol/L de AgCl que se disuelve, esto es, la solubilidad molar AgCl(s)

=

x mol/L =

Ag+(aq) + Cl-(aq) xM

xM

Sustituyendo en la expresión se obtiene KPs = [Ag+][Cl-] = (x)(x) = 1.8x10-10

x 2 = 1.8x10-10

X = solubilidad molar de AgCl = 1.3x10-5 mol/L La masa de AgCl disuelto en un litro de solución saturada

¿g AgCl/L = 1.3X10-5 mol de AgCl/L x 143g AgCl/1mol AgCl = 1.9x10 -3 g AgCl/L

(B) Ecuación de la solución Zn(OH)2(S)

= Zn2+ (aq) 2OH-(aq)

KPs= [Zn 2+][OH-]2 = 4.5X10-17

Sea x la solubilidad molar, de modo que [Zn2+]=x y [OH-]= 2X Así: Zn(OH)2(S)

= Zn2+ (aq) 2OH-(aq)

X mol/L

XM

2x M

Sustituyendo la expresión se obtiene [Zn2+][OH-]2 = (x)(2x)2 = 4.5x10-17 4x3 =4.5x10-17

x3 = 11x10-18 x= 2.2x10-6

X= [Zn2+]= 2.2x10-6M

2x=[OH-]= 4.4 X10-6 M

La masa de Zn(OH)2 disuelta en un litro de solución saturada ¿ g Zn(OH)2/L = 2.2 X 10-6 mol Zn(OH)2/L X 99 g Zn(OH)2/ 1mol de Zn(OH)2 =2.2 X 10-4 g Zn(OH)2/L Si dos compuestos tienen la misma proporción iónica el que posea el KPs más grande tendrá la mayor solubilidad molar. 4, IDENTIFIQUE ALGUNOS COMPUESTOS COMUNES POCO SOLUBLE. 5. DESCRIBA LA PRCIPITACION FRACCIONADA COMO PUEDE USARSE PARA SEPARAR IONES En ocasiones se desea eliminar ciertos iones de una solución y dejar otros con propiedades semejantes en la solución, la diferencia en las constantes del producto d solubilidad de iones con propiedades semejantes permiten separarlos de manera selectiva. Concentración necesaria para iniciar la precipitación: A una solución que es 0,0010M en NaCL, NaBr y NaI se agrega poco a poco nitrato de plata sólido Calcule la [Ag+] que se necesitan para iniciar la precipitación de cada haluro de plata. KPS: (AgI)=1.5X10-16 , (AgBr)= 3.3x10-13 , (AgCl)=1.8x10-10 Se calcula la [Ag+] necesaria para iniciar la precipitación de cada haluro de plata, el producto de solubilidad de AgI es:

[Ag+][I-]= 1.5x10-16 [I-]= 1.0X10-3 M, de modo que la [Ag+] que debe quedar excedida para iniciar la precipitación de AgI es: [Ag+]= 1.5x10-16/ [I-] = 1.5X10-16/ 1.0X10-3 = 1.5X10-13 M Por tanto, el AgI debe comenzar a precipitar cuando [Ag+] es mayor 1.5x10 -13 Para el bromuro de plata: [Ag+][Br-]= 3.3x10-13 [Ag+]= 3.3x10-13/[Br-] =3.3x10-13/1.0x10-3 = 3.3x10-10 se necesita que [Ag+] mayor 3.3x10-10 M para que inicie la precipitación de AgBr. Par que inicie la precipitación de AgCl [Ag+][Cl-]= 1.8x10-10 [Ag+]= 1.8x10-10/[Cl-] = 1.8x10-10/ 1.0X 10-3 = 1.8 X 10-7 ES necesario que [Ag+] mayor 1.8x10-7 M 6. EXPLIQUE COMO PUEDEN ESCRIBIRSE LOS EQUILIBRIOS SIMULTANEOS PARA CONTROLAR LA SOLUBILIDAD. Muchos ácidos y bases débiles reaccionan con iones metálicos para formar compuestos insolubles. En este caso debe considerarse tanto el equilibrio del ácido débil o base débil como el equilibrio de la solubilidad. Se prepara una solución de 0.10 M en nitrato de magnesio Mg (NO3)2, Y 0.10 M en amoniaco acuoso, una base débil precipitará hidróxido de magnesio, Mg (OH)2 de esta solución? La KpS del Mg(OH)2= 1..5X10-11 Y

KPs= NH3 acuoso = 1.8x10-5

Deben considerarse 2 equilibrios y sus expresiones Mg (OH)2 (S)

= Mg2+(ac) + 2OH- (ac)

NH3(ac) + H2O(L) = NH4+(ac) + OH-( ac) 1.8X10-5 LA [OH-] del NH3(AC) ES 0.10M NH3(ac) + H2O(l) (0.10M-X)M

= NH4+(ac) + OH-(ac) Xm

Xm

KPs= [Mg 2+][OH-]2=1.5X10-11 Kb= [NH4+][OH-]/[NH3]=

[NH4+][OH-]/[NH3]= 1.8X10-5 = (x)(x)/(0.10-X) [OH-]

X=1.3X10-3 M =

El nitrato de magnesio es un compuesto iónico soluble de modo que [Mg2]= 0.10M Ahora que ya se conocen la concentraciones, SE CALCULA Qps del Mg(OH)2 [Mg2+][OH-]2 =QPS (0.10)(1.3X10-3)2=1.7X10-7 = QPS Así que precipitará Mg(OH)2 hasta que se iguale el cociente a la reacción. 7 ESCRIBIR ALGUNOS METODOS DE DISOLUSION DE PRECIPITADOS Un precipitado se disuelve cuando la concentración de sus iones disminuye a tal grado que no se excede la KPS. El precipitado se puede disolver mediante varios tipos de reacciones en todo se eliminan iones de la solución. Conversión de ion a un electrolito débil: se ilustran 3 casos específicos 1. conversión de OH – EN H2O Al(OH)3(S) = Al3 (aq) 3OH-(aq) 3H+(aq) + 3OH-(aq) --- 3H2O (l) Al(OH)3 (s) + 3H+(aq) ---Al3+(aq) + 3H2O(l) 2. conversión de NH4+ en NH3 Mg (OH)2(s) = Mg2+(aq) + 2OH-(aq) 2NH4+(aq) – 2OH-(aq) ----- 2NH3(aq) + 2H2O(l) Mg (OH)2(S) + 2NH4+(aq)------ Mg2+(aq) + 2 NH3(aq) + 2H2O(l) 3. conversión de S2- en H2S MNs(s) = MN 2+(aq) +S2-(aq) S2-(aq) + H2O (l) ----- HS-(aq) + OH- (aq) 2H+(aq) + HS-(aq) + OH-(aq) ----- H2S(g) + H2O(l) MnS(S) + 2H+(aq)------Mn 2+(aq) + H2S(g) Conversión de un ion en otra especie mediante una reacción redox: Cus (s) = Cu2+ (aq) + s2-(aq) S2-(aq) + H 2O(l) --------HS-(aq) + OH-(aq) 3HS-(aq) + 3OH-(aq) + 8H+(aq) + 2NO3-(aq) ------ 3S(s) +2NO (g) + 7H2O(l) Formación de iones de complejos: Los cationes de muchos compuestos poco solubles peen formaciones complejo esto lleva a la disolución del compuesto poco soluble

8. EXPLIQUE COMO SE USA LA VOLUMETRIA EN EQUILIBRIOS DE PRESIPITACION (CURVAS DE TITULACION) La representación de la función p de la concentración molar del analito frente al volumen de valorante da lugar a una curva sigmoidea. El punto de equivalencia corresponde al punto de máxima pendiente de la curva y por consiguiente es el máximo en la curva que se obtendría al obtener la derivada de la curva de valoración. En las valoraciones de estequiometria 1:1 (valorante: analito), el punto de equivalencia es el punto medio del salto de la curva de valoración. Esto es aplicable también para curvas de valoración ácido-base, de complejación y redox. Para estequiometrias distintas de 1:1, por ejemplo 2Ag+ + CrO42-→ Ag2CrO4(s), la curva no es simétrica en torno al punto de equivalencia. El punto de equivalencia no corresponde con el punto medio del salto de la curva y no es un punto de inflexión. En la práctica se eligen condiciones tales que las curvas de valoración presenten un salto brusco, de forma que el punto de máxima variación sea una buena estimación del punto de equivalencia, independientemente de la estequiometria Para la construcción de las curvas de valoración, en primer lugar se establecerá la estequiometria de la reacción de precipitación, seguidamente se localizará el volumen de reactivo valorante añadido en el punto de equivalencia, para pasar a calcular los valores de pAnalito ó pReactivo en distintos puntos de las regiones de la curva. 9. QUE INDICADORES SE USAN El uso de indicadores químicos constituye una vía muy sencilla para la detección del punto final en volumetrías de precipitación, pudiendo distinguir aquellos que dan lugar a la formación de un compuesto coloreado, ya sea sólido (Método de Mohr) o en disolución (Método de Volhard), y aquellos se adsorben sobre el precipitado en el punto final de la valoración (Método de Fajans). La mayoría de las aplicaciones de las volumetrías de precipitación implican al catión plata en la reacción de valoración, por lo que se llaman valoraciones argento métricas.

Método de Mohr se emplea principalmente para la determinación de anión cloruro usando ión plata como valorante. La reacción de valoración da lugar a un precipitado de color blanco El punto final viene determinado por la formación de un precipitado rojo (Ag2CrO4) que aparece cuando la precipitación de AgCl es completa Método de Volhard: Método directo: Los iones plata se valoran con una disolución patrón de ión tiocianato según la reacción química Ag+ + SCN-→ AgSCN(s) Como indicador se usa una disolución ácida de sulfato ferroso amónico Fe3+ + SCN-→ FeSCN2+ (complejo rojo fuerte)(alumbre férrico), que al reaccionar con el valorante torna roja la disolución de valoración según la reacción método de Fajans : Los indicadores de adsorción son compuestos orgánicos con tendencia a adsorberse sobre la superficie del sólido en una volumetría de precipitación. En teoría, la adsorción (o desorción) ocurre cerca del punto de equivalencia y produce no sólo un cambio de color, sino también una transferencia de color de la disolución al sólido o viceversa. 10. CUAL ES EL EFECTO DE ION DIVERSO EN LA SOLUBILIDAD. La solubilidad una sustancia poco soluble en agua también puede ser afectada por la presencia de diferentes electrolitos en la solución acuosa. La presencia de estos electrolitos afecta la fuerza iónica coeficiente de actividad de dichas especies en la solución. Por ejemplo considera la solubilidad el AgCl(s). La constante termodinámica del producto de solubilidad Kpsºes AgCl (s) ⇔ Ag+ + Cl Kpsº = a Ag+ .a Cl− = f Ag+ . f Cl− [Ag+][Cl − ]