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B2Q U06.2.1 Equilibrio de solubilidad (Teoría) - Contenido educativo

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Subido el 19 de agosto de 2021 por Raúl C.

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Hola a todos, soy Raúl Corraliza, profesor de química de segundo de bachillerato en el IES 00:00:15
arquitecto Pedro Gumiel de Alcalá de Henares y os doy la bienvenida a esta serie de videoclases 00:00:22
de la unidad 6 dedicada al estudio de los equilibrios de solubilidad. En la videoclase 00:00:27
de hoy estudiaremos el equilibrio de solubilidad. Esta videoclase está dedicada al estudio de los 00:00:36
equilibrios de solubilidad, que son equilibrios heterogéneos, siendo ésta la diferencia 00:00:49
fundamental con respecto a los equilibrios que estudiábamos en la unidad anterior dedicada 00:00:55
al equilibrio químico con carácter general. Allí, en esa unidad, estudiábamos equilibrios 00:01:00
homogéneos, donde teníamos bien todas las especies químicas involucradas, activos y 00:01:06
productos en disolución, o bien teníamos todas las especies involucradas, activos y 00:01:12
productos en estado gaseoso. Pues bien, nosotros en esta unidad, hablando de equilibrios de 00:01:16
solubilidad, lo que vamos a considerar es lo siguiente, un único reactivo en estado 00:01:22
sólido. Aquí lo que tengo representada es una sal binaria, aunque como mencionaba en 00:01:27
la videoclase anterior, nos podremos encontrar con situaciones en las que tengamos una sal 00:01:32
ternaria. Aquí lo que tenemos es una especie binaria donde A va a ser típicamente un elemento 00:01:36
metálico que formará cationes y B va a ser típicamente un elemento no metálico que formará 00:01:43
aniones. Y aquí lo que tenemos es un compuesto iónico con fórmula empírica ANBM. Este compuesto 00:01:48
iónico, al introducirlo dentro del agua, se va a disociar, formando un equilibrio que es el que 00:01:58
tenemos aquí dado por esta ecuación, donde representamos los cationes de A. Dada la fórmula 00:02:04
vamos a tener N cationes de A y aniones de B y, dada la fórmula, pues vamos a tener M aniones de B. 00:02:11
Fijaos en la forma en la que estamos representando la carga con los números de carga y lo que estamos 00:02:18
haciendo es posponer el signo al valor numérico y estamos indicando los estados de agregación, 00:02:23
puesto que son relevantes al problema, sólido en el caso del reactivo y en disolución acuosa en el 00:02:29
caso de los productos. El agua no participa de la reacción química, el disolvente no participa de 00:02:35
ella y entonces no se indica como tal. Algo importante es que la forma en la que se representan 00:02:41
las acciones químicas de solubilidad va a ser siempre esta por convenio. Vamos a representar 00:02:48
siempre como reactivo la especie sólida, el soluto sólido que introducimos dentro del agua y vamos a 00:02:53
poner como productos siempre los iones que se obtienen en la disociación del soluto sólido. 00:03:00
Sabemos que cuando representamos procesos en equilibrio, cuál ponemos de reactivo, cuál ponemos de producto, cuál es el proceso directo, cuál es el proceso inverso, no tiene mayor relevancia. 00:03:06
Pero la forma en la que se entienden y se representan los equilibrios de solubilidad necesita de que lo hagamos de esta manera concreta. 00:03:17
Así pues aquí va a ser siempre la reacción directa la de disociación y la reacción inversa la de formación del soluto sólido a partir de los iones, lo que sería la reacción de precipitación. 00:03:25
Algo muy importante en los equilibrios heterogéneos, a la hora de escribir la ecuación del equilibrio y de expresar el cociente de reacción y compararlo con la constante del equilibrio, 00:03:42
o bien en el caso en el que sepamos que estamos en equilibrio, igualar el cociente de reacción con el equilibrio, 00:03:53
es que en el cociente de reacción no figuran todas y cada una de las especies químicas involucradas. 00:03:58
Recordad que en el caso de Kc, porque estamos estudiando y expresando el equilibrio, describiendo el equilibrio en términos de concentraciones, en el cociente de reacción aparecen únicamente las concentraciones de aquellas especies químicas que tengan una concentración definida. 00:04:05
Esto es, únicamente disoluciones y gases. No aparecerán ni líquidos puros ni sólidos. Así que, hablando de equilibrios de solubilidad, no aparecerá la concentración del sólido, puesto que no se define, ni tampoco, por supuesto, la concentración del agua, que es un líquido puro. 00:04:21
En el caso de Kp, porque estamos estudiando el equilibrio en términos de las presiones parciales, os recuerdo que únicamente aparecerán en el cociente de reacción las presiones parciales de aquellas especies que sean gaseosas, que tengan una presión parcial que esté definida. 00:04:40
Consecuentemente, ni sólidos, ni líquidos puros, ni tampoco disoluciones. 00:04:57
Así pues, insisto, tened mucho cuidado a la hora de expresar la ecuación de equilibrio, el cociente de reacción fundamentalmente, en un equilibrio heterogéneo, puesto que sólidos y líquidos puros nunca van a aparecer. 00:05:03
y en el caso de gases, en el caso del equilibrio expresado o descrito en función de gases, 00:05:16
únicamente aparecerá la presión parcial de las especies gaseosas. 00:05:24
El estudio de los equilibrios de solubilidad es absolutamente análogo 00:05:28
al estudio de los equilibrios químicos que hacíamos en la unidad anterior en términos de concentraciones. 00:05:34
Tal es así que, salvo por la diferencia de que aquí lo que vamos a hacer es considerar 00:05:41
un reactivo que va a ser el soluto sólido y que, consecuentemente, no aparece en el 00:05:45
cociente de reacción de la lidiación de masas, como digo, salvo por esta diferencia, 00:05:51
el estudio es completamente paralelo. Así pues, lo que vamos a hacer es considerar, 00:05:55
como habíamos dicho anteriormente, una sustancia sólida, un único reactivo que va a ser un 00:06:00
compuesto sólido que vamos a disolver, lo introducimos en agua, y lo que vamos a hacer 00:06:06
es considerar como productos los cationes y los aniones que se obtienen por la disociación de 00:06:10
este compuesto, en principio un compuesto iónico. Pues bien, la ley de acción de masas establece 00:06:16
que en el equilibrio las concentraciones, el producto de las concentraciones de los productos 00:06:23
elevado a sus coeficientes estequiométricos, dividido entre el producto de las concentraciones 00:06:28
de los reactivos elevado a sus coeficientes estequiométricos, es igual a una cierta 00:06:33
constante Kc. Pues bien, en este caso las concentraciones de los productos se pueden 00:06:39
definir. Lo que tenemos son las concentraciones de los cationes AM más y aniones BN menos elevado 00:06:44
a sus coeficientes estereométricos N y M, es lo que tenemos aquí en esta expresión. En este caso, 00:06:51
la concentración de los reactivos no está definida, puesto que el único reactivo es una 00:06:58
sustancia sólida, así pues dividido entre 1, no lo representamos, igual a en el equilibrio la 00:07:02
constante Kc, que en el caso concreto de los equilibrios de solubilidad no representamos 00:07:09
como tal Kc, constante del equilibrio, sino que se denomina producto de solubilidad y se 00:07:17
representa como Ks o bien Kps de producto de solubilidad. Pero fijaos en que, salvo por el 00:07:23
cambio de notación, Ks en lugar de Kc, se corresponde con la constante del equilibrio 00:07:31
en los equilibrios que habíamos visto en la unidad anterior y esta expresión, la que 00:07:36
corresponde al producto de solubilidad en el equilibrio, se corresponde idénticamente 00:07:42
con la ley de acción de masas. Insisto con la salvedad de que no aparece en el denominador 00:07:46
la concentración de reactivos puesto que el único reactivo que tenemos en este tipo 00:07:51
de equilibrio es un compuesto sólido. Por lo demás podemos hacer un desarrollo 00:07:55
absolutamente análogo al que hacíamos en la unidad anterior. Vamos a considerar, a los efectos de esta 00:08:00
discusión, que lo que hacemos es introducir en el agua una cantidad de soluto, una cantidad medida 00:08:07
en moles de soluto, equivalente a la solubilidad para obtener un litro de disolución. Así pues, 00:08:13
vamos a considerar que tenemos un litro, vamos a formar un litro de disolución y lo que hacemos 00:08:20
es introducir una cantidad de soluto equivalente a la solubilidad molar. Así pues, inicialmente 00:08:25
consideramos que tenemos una cantidad S mayúscula de soluto, nada y nada de iones en la disolución. 00:08:32
Puesto que hemos introducido la máxima cantidad que se puede disolver en las condiciones en las 00:08:39
cuales nos encontramos, la cantidad que reacciona va a ser el total que hayamos introducido y a la 00:08:44
vista de los coeficientes estequiométricos de esta ecuación química ajustada, si reacciona una 00:08:49
cantidad S de soluto, aparecerá en la disolución una cantidad N por S de los cationes y M por S 00:08:54
de los aniones. En el equilibrio de soluto no tendremos nada, se disuelto todo el soluto sólido 00:09:01
que habíamos introducido en la disolución y lo que tendremos es únicamente los iones N por S moles 00:09:07
en un litro de disolución del cation y M por S moles en un litro de disolución del anión. De 00:09:13
acuerdo con la lidiación de masas en el equilibrio podemos expresar el producto de solubilidad, que es 00:09:22
el equivalente a la constante Kc, igual a este producto en el equilibrio. La concentración de 00:09:28
los cationes es n por s, pues entonces tenemos n por s elevado a n. La concentración de los aniones 00:09:35
es m por s y así tenemos m por s elevado a m. Podemos agrupar, n es un número, es el coeficiente 00:09:41
estequiométrico igual que m, esa es la solubilidad. Bueno, pues vamos a intentar agrupar la solubilidad 00:09:50
en un único término. Y así lo que tenemos es n elevado a n por m elevado a m como coeficiente 00:09:56
numérico y luego la solubilidad elevado a n más m, puesto que el producto de potencia 00:10:02
es con la misma base, lo que tenemos que hacer es sumar el exponente. Y así podemos en un 00:10:08
momento dado calcular el producto iónico, la constante del producto de solubilidad en 00:10:13
función de la solubilidad si es algo que conociéramos. Esta expresión es invertible 00:10:19
de tal forma que, llegado el caso, podríamos calcular la solubilidad en función de la 00:10:25
constante del producto de solubilidad, para la cual lo único que tendríamos que hacer 00:10:31
es este coeficiente que está multiplicando pasarlo dividiendo y extraer la raíz n más 00:10:36
m éxima de lo que obtuviéramos. Tened en cuenta que la solubilidad es por su definición 00:10:41
una magnitud definida no negativa, de tal forma que independientemente de cuál sea el índice de 00:10:48
esta raíz, habríamos de tomar el valor positivo. Para finalizar este paralelismo entre el equilibrio 00:10:53
descrito con Kc y este equilibrio de solubilidad descrito con Ks, se denomina producto iónico y 00:11:02
se denota con el símbolo Qs a lo que sería el cociente de reacción que habíamos estudiado en 00:11:09
la unidad anterior al producto de las concentraciones molares de los iones elevado a los coeficientes 00:11:16
estequiométricos. La comparación del producto iónico con la constante del producto de solubilidad 00:11:22
va a ser quien nos permita caracterizar si una disolución está insaturada, saturada 00:11:28
o sobresaturada. De tal forma que si el producto iónico es menor que el producto de solubilidad 00:11:33
diremos que la disolución está insaturada. Cuando el producto iónico sea igual al producto 00:11:39
de solubilidad la disolución diremos que está saturada y en el caso en el que el producto 00:11:44
iónico sea mayor que el producto de solubilidad tendremos una disolución sobresaturada. Con esto 00:11:49
que hemos visto hasta aquí en esta sección puedes resolver los ejercicios propuestos 1 y 2. 00:11:56
En el aula virtual de la asignatura tenéis disponibles otros recursos, ejercicios y 00:12:04
cuestionarios. Asimismo tenéis más información en las fuentes bibliográficas y en la web. No 00:12:09
dudéis en traer vuestras dudas e inquietudes a clase o al foro de dudas de la unidad en 00:12:15
el aula virtual. Un saludo y hasta pronto. 00:12:19
Idioma/s:
es
Autor/es:
Raúl Corraliza Nieto
Subido por:
Raúl C.
Licencia:
Reconocimiento - No comercial - Sin obra derivada
Visualizaciones:
100
Fecha:
19 de agosto de 2021 - 19:43
Visibilidad:
Público
Centro:
IES ARQUITECTO PEDRO GUMIEL
Duración:
12′ 49″
Relación de aspecto:
1.78:1
Resolución:
1024x576 píxeles
Tamaño:
24.94 MBytes

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