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B2Q U06.2.2 Equilibrio de solubilidad (Ejercicio 2) - Contenido educativo
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Hola a todos, soy Raúl Corraliza, profesor de química de segundo de bachillerato en el IES Arquitecto Pedro Gumiel de Alcalá de Henares
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y os doy la bienvenida a esta serie de videoclases de la Oriad 6 dedicada al estudio de los equilibrios de solubilidad.
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En la videoclase de hoy discutiremos el ejercicio propuesto 2.
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En esta videoclase, enmarcada dentro del estudio del equilibrio de solubilidad, vamos a echarle un vistazo al ejercicio propuesto número 2,
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en el cual se nos pide que justificamos, si se forma o no, un precipitado de sulfato de bario al mezclar dos disoluciones.
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Por un lado, 100 ml de una disolución 7,5 por 10 a la menos 4 molar de sulfato de sodio,
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y por otro lado, 50 ml de una disolución 0,015 molar de cloruro de bario.
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Se nos da como dato la constante del producto de solubilidad del sulfato de bario, 1,1 por 10 a la menos 10,
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y este orden, 10 a la menos 10, este valor tan pequeño, nos da una idea de que el sulfato de bario va a ser una sal muy poco soluble
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y que es muy probable que realmente se forme un precipitado de sulfato de bario.
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En cuanto a las dos disoluciones con las cuales se va a intentar formar el precipitado,
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tenemos por un lado sulfato de sodio y por otro lado cloruro de bario.
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No se nos da la constante del bruto de solubilidad de ninguna de las dos y es que ambas son sales muy solubles que se van a disociar por completo.
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Y lo que vamos a hacer es, en cada una de las dos disoluciones, calcular la cantidad de soluto con la cual se han formado, la cantidad de sulfato de sodio y de cloruro de bóreo, y vamos a ver, una vez que se haya disociado, cuál es la cantidad de cationes de bario que van a provenir de la segunda disolución y de aniones sulfato que van a provenir de la primera que están presentes, para intentar analizar si se producirá o no el precipitado de sulfato de bario.
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Pues bien, comenzamos por el sulfato de sodio. Sabemos que es una sal muy soluble, se disocia por completo y escribimos el equilibrio, en este caso la reacción de disociación.
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No equilibrio, puesto que hemos dicho que la sal se disocia por completo.
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Y aquí tenemos el sulfato de sodio en estado sólido, que se va a disociar, en cationes de sodio, una disolución a cosa, y en iones sulfato.
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La cantidad de soluto que contiene la disolución se calcula multiplicando la concentración en unidades de molaridad por el volumen en litros y obtenemos que para formar esta disolución, los 10 mililitros de la disolución 7,5 por esa menos 4 molar de sulfato de sodio, se han empleado 7,5 por esa menos 5 moles de sulfato de sodio.
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Una vez que se produzca la disociación, podemos comprobar que la cantidad de iones sulfato que se produce va a ser la misma que la de sulfato de sodio que había presente,
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así que con esto lo que podemos averiguar es que en la primera disolución hay una cantidad de 7,5 por el sal de menos 5 moles de iones sulfato.
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Vamos a dejarlo a un lado.
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Por otro lado, tenemos el cloruro de bario, que también es una sal muy soluble, se va a disociar por completo.
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Aquí tenemos escrito el equilibrio de disociación, no equilibrio, reacción de disociación, puesto que hemos dicho que se disocia por completo. Y tenemos cloruro de bario en estado sólido, que se disocia en cationes bario 2+, y aniones cloruro.
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Pues bien, la cantidad de soluto contenida en esta segunda disolución se calcula igualmente multiplicando su concentración en unidades de molaridad por el volumen en litros y resulta que para formar estos 50 mililitros de disolución 0,015 molar de cloruro de bario hemos necesitado una cantidad 7,5 por esa menos 4 moles de cloruro de bario.
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A nosotros nos interesa la cantidad de cationes de bario 2+, que hay contenidos en la disolución una vez que la salsa ha disociado.
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Y a la vista de los coeficientes estequiométricos, pues vemos que es una cantidad igual. Ambos coeficientes estequiométricos son iguales.
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Consecuentemente, esta segunda disolución contiene una cantidad 7,5 por esa la menos 4 moles de cationes de bario 2+.
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Estas cantidades, por un lado de iones sulfato y por otro lado de iones bario, van a estar dentro de la mezcla que se forma cuando yo uno ambas disoluciones.
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Lo primero que tenemos que tener en cuenta es que el volumen de la mezcla es igual a la suma de los volúmenes de ambas disoluciones.
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El volumen es siempre aditivo.
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Así pues, 100 ml de una disolución más 50 ml de la otra, lo que tenemos es una mezcla con un volumen total de 150 ml, como veis, 0,150 litros.
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Las concentraciones de iones sulfato y bario en la mezcla se calculan dividiendo las cantidades entre el volumen total.
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Así pues, la concentración de iones sulfato es 5 por 10 a la menos 4 molar y la de cationes bario 2 más es 5 por 10 a la menos 3 molar.
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¿Para qué necesitamos estas concentraciones? Pues para decidir, que es lo que se nos pedía en el ejercicio, si se forma o no precipitado.
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Lo primero que tenemos que hacer es considerar que entre estos iones, los iones sulfato que provienen de una disolución y bario 2+, que provienen de la otra,
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se establece el equilibrio de solubilidad con el correspondiente soluto, con la correspondiente sal sólida.
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En este caso, como podemos ver, sulfato de bario en estado sólido se encuentra en equilibrio, esta vez sí,
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con los cationes de bario 2+, en disolución acuosa, y los aniones sulfato en disolución acuosa.
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Para comprobar si se forma o no precipitado, lo que tenemos que hacer es calcular el producto iónico
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y comparar con la constante con el producto de solubilidad. Por eso hemos necesitado las concentraciones.
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el producto iónico se calcula multiplicando las concentraciones de los iones en este caso
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cationes bario 2 más y sulfato elevado a sus coeficientes estequiométricos en este caso 1
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y si multiplicamos 5 por esa menos 3 para los cationes de bario 2 más y 5 por esa menos 4
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para los aniones sulfato obtenemos que el producto de solubilidad en este caso toma el valor 2,5
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por 10 elevado a menos 6. Si comparamos con el valor de la constante que se nos había dado en
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el enunciado, 1,1 por 10 a la menos 10, comprobamos que el producto iónico es mayor que la constante.
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Consecuentemente, la disolución que se forma por la mezcla de estas dos disoluciones iniciales
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estará sobresaturada con respecto al sulfato de bario y sí se producirá precipitado. Hasta aquí
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lo que se nos preguntaba en este ejercicio era un ejercicio meramente cualitativo. Se produce
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sí o no precipitado y lo único que hemos tenido que hacer es calcular el producto iónico. Hemos
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necesitado las concentraciones para lo cual hemos necesitado las cantidades de cada uno de los
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iones implicados en cada una de sus disoluciones y hemos determinado, sin más que comparar el
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producto iónico con el producto de solubilidad, si se produce o no precipitado. Este ejercicio
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podría haber sido cuantitativo y una vez que hemos decidido que sí se va a formar precipitado
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podemos calcular la masa o la cantidad de precipitado que se va a formar. Para ello lo que
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tenemos que hacer es hacer uso de la lidiación de masas. Vamos a establecer qué es lo que ocurre
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en el equilibrio. Vamos a denominar n minúscula a la cantidad de iones bario y sulfato que a la
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vista de la ecuación del equilibrio iónico van a ser iguales que reaccionan para formar el
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precipitado de sulfato de bario para alcanzar el equilibrio. Os recuerdo que hemos determinado que
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la disolución está sobresaturada y si se produce precipitado. Eso quiere decir que en este equilibrio
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las concentraciones, las que tenemos inicialmente o las cantidades que tenemos inicialmente del
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catión y del anión son demasiado grandes en comparación con las que debería haber en el
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equilibrio, comparándolo con la solubilidad. Así pues, lo que va a ocurrir es que va a haber una
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cierta cantidad de los iones que se va a consumir para formar el soluto, el precipitado. Le vamos a
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llamar N. Vamos a partir de la cantidad inicial 0 para el precipitado, 7,5 por hizala menos 4 moles
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de cationes bario 2+, 7,5 por hizala menos 5 de iones sulfato. Vamos a llamar N a la cantidad
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que reacciona, así que se consumen n moles de cada uno de estos iones, se va a formar
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consecuentemente n moles del precipitado, los coeficientes estequiométricos son iguales.
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En el equilibrio lo que tendremos es una cantidad n del precipitado y pues cantidad inicial menos
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lo que reacciona de cada uno de los iones. 7,5 por h a la menos 4 menos n moles de cationes
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varios dos más, 7,5 por f a la menos 5 menos n iones sulfato. Vamos a utilizar la ley de acción
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de masas, igual que en la unidad anterior. En este caso, la ley de acción de masas establece que en
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el equilibrio la constante, el producto de solubilidad, va a ser igual al producto iónico,
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los productos de las concentraciones de los iones elevados a sus coeficientes estequiométricos,
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que en este caso son 1. Estas concentraciones se van a calcular dividiendo las cantidades en
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el equilibrio entre el volumen. Las cantidades en el equilibrio son estas que tenemos aquí en la
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tabla. 7,5 por 10 a la menos 4 menos n en un caso, 7,5 por 10 a la menos 5 menos n en el otro, aquí
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están. El volumen total era 0,150 litros, aquí lo tenemos. Y esto debe ser igual al producto de
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solubilidad del sulfato de bario 1,1 por 10 a la menos 10 conforme al enunciado. Esto produce la
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ecuación de segundo grado que tenemos aquí cuyas soluciones son dos son 7,5 por 10 a la menos 5 y
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7,5 por 10 a la menos 4. N es una magnitud cantidad de sustancia sus unidades son mol y como siempre
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la solución admisible va a ser la no negativa menor así que la solución es que N la cantidad
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que reacciona de iones y del soluto sólido que van a reaccionar es 7,5 por esa de menos 5 moles.
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Puesto que estamos interesados en la cantidad de soluto que precipita, S igual a N, con esto ya
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hemos determinado que va a precipitar una cantidad de 7,5 por esa de menos 5 moles del sulfato de
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bario. Habitualmente, más que en cantidad, medida en mol, vamos a estar interesados en la masa medida
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en gramos y para calcular la masa de precipitado que se forma no tenemos más que multiplicar la
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cantidad de sustancia por la masa molar. Así pues, conocidas las masas atómicas del bario, azufre y
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oxígeno, podemos calcular la masa que precipita multiplicando esta cantidad que acabamos de
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calcular por la masa molar y lo que obtenemos es que tras producir la mezcla se va a producir un
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precipitado de sulfato de bario cuya masa es 0,017 gramos. En el aula virtual de la asignatura
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tenéis disponibles otros recursos, ejercicios y cuestionarios. Asimismo, tenéis más información
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en las fuentes bibliográficas y en la web. No dudéis en traer vuestras dudas e inquietudes
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a clase o al foro de dudas de la unidad en el aula virtual. Un saludo y hasta pronto.
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- Idioma/s:
- Autor/es:
- Raúl Corraliza Nieto
- Subido por:
- Raúl C.
- Licencia:
- Reconocimiento - No comercial - Sin obra derivada
- Visualizaciones:
- 97
- Fecha:
- 19 de agosto de 2021 - 19:45
- Visibilidad:
- Público
- Centro:
- IES ARQUITECTO PEDRO GUMIEL
- Duración:
- 12′ 24″
- Relación de aspecto:
- 1.78:1
- Resolución:
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- Tamaño:
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