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Equilibrio de solubilidad - sección experimental




INTRODUCCIÓN
Las sustancias de caracter iónico (sales) tienden a presentar valores de solubilidad en el agua que se ven afectados por la cualidad de disociación de sus iones.

Sin embargo, no todas las sustancias iónicas poseen el mismo grado de disociación; es decir, a algunas se les puede agrupar como electrolitos fuertes que disocian totalmente y a otras como débiles, pues solo se disocia una fracción de la sustancia. La disolución en agua de las agrupadas en el electrolitos fuertes provoca la formación de iones con una reacción de disolución practicamente irreversible; mientras que las que son electrolitos débiles lo hacen con reacciones reversibles y por lo tanto generan una mezcla de equilibrio1, que en este caso esta representada por un equilibrio de solubilidad.


En este proceso influye la solubilidad del soluto en agua, pues al alcanzar este límite se logra una disolución saturada en la cual los iones en disolución establecen contacto con los cristales de soluto sedimentado dandose un equilibrio dinamico en el que la velocidad de disolución es igual a la velocidad de precipitación al mantenerse una temperatura constante2.


Este equilibrio es también un equilibrio químico heterogéneo, pues la sal poco soluble es un sólido y los iones, que son susproductos, se encuentran en fase acuosa. La ecuación que permite calcular la constante del producto de solubilidad (Kps) esta integrada solo por la concentración de sus iones disociados elevados a su coeficiente estequiométrico en la ecuación balanceada, ya que el reactivo es un sólido que no se toma en cuenta para el equilibrio.
En el laboratorio se estudió este equilibrio de solubilidad para el yoduro de plomo (II), lo cual permite aclarar la relación de la solubilidad de un compuesto iónico con su capacidad para disociarse, lo cual se logra a partir del calculo de la Kps que refleja este equilibrio. La importancia de este estudio es que se puede determinar la solubilidad de un soluto o, visto inversamente, la capacidad de compuestos iónicos débiles en disolución de formar cierto soluto dependiendo de la concentración.


sección experimental
Se siguió el procedimiento descrito por el Manual de Laboratorio de Química General2.
RESULTADOS
Cuadro I. Ensayo de equilibrio de solubilidad para las sal yoduro de plomo (II
Ensayo No.
[Pb+2]
[I-]
Apariencia
Cociente de reacción (Q)
1
0,0005
0,001
Clara
5,00x10-10
2
0,001
0,002
Clara
4,00x10-9
3
0,0015
0,003
Amarillo tenue
1,35x10-8
4
0,002
0,004
Presencia de escamitas brillantes y de precipitado amarillo
3,20x10-8
5
0,0025
0,005Presencia de escamitas brillantes y de precipitado amarillo
6,25x10-8
Para ver los calculos, referirse al apéndice.
DISCUSIÓN
Se utilizó un volumen diferente en todos los ensayos de los reactivos y de agua, precisamente para identificar la relación entre la solubilidad (la saturación) y las concentraciones de los reactivos en la disolución. La ecuación de la que se parte para el estudio es

El valor de Q mas cercano a la Kps teórica es el del ensayo 3, por lo que se utiliza este para la determinación de la Kps experimental. Ademas, logra verse que entre este ensayo y el siguiente se genera el precipitado.
La solubilidad del compuesto presenta una relación inversa a la facilidad para precipitar. Como la relación entre las propiedades coligativas de una disolución y el soluto es únicamente en cuanto a la cantidad de soluto disuelto3, en las sales se observa un comportamiento que parece excepcional al presentar estas una solubilidad mayor, sin embargo, esto se explica mediante su capacidad para disociarse y en calculos de propiedades coligativas se corrige a través del factor de Van’t Hoff4, pues indica la cantidad de iones que genera la sal en agua. Como mediante este “aumenta” la cantidad de soluto disuelto, los puntos de ebullición, por ejemplo, de las sustancias iónicas son muy elevados.Sin embargo, el margen de error de la Kps experimental es muy grande, lo cual se explica principalmente porque el experimento brinda una serie de volúmenes fijos que no son los mas exactos y esto da valores de coeficiente de reacción que no van a estar tan cerca del real. Aun así, partiendo del conocimiento de la Kps teórica, puede calcularse el volumen de reactivo requerido, esto calculando la solubilidad molar del PbI2, que corresponde a la cantidad de iones que genera una sustancia en disolución partiendo de un mol de compuesto5. Este valor luego es sustituido en una ecuación que relaciona las variables de la concentración en un inicio del compuesto, la que se espera obtener y el volumen inicial mediante el estudio de la ecuación al equilibrio para obtener el volumen requerido, pues a medida que el volumen de disolución aumenta la concentración del ión disminuye.
La Kps se vincula con la solubilidad de una forma proporcionalmente directa; o sea, que si esta aumenta la solubilidad también y es mas difícil que precipite el soluto pues su saturación se da con mayores cantidades del soluto. La facilidad de este compuesto en particular para precipitar puede explicarse por un empaquetamiento no tan compacto de sus iones que también son grandes en comparación a, por ejemplo, alguna sal de flúor.También afecta la carga de los iones, pues de ser mayor, la relación entre los iones de la red es mas fuerte6 y la solubilidad menor.
BIBLIOGRAFÍA
1.
Ciquime.org.ar. https://www.ciquime.org.ar/files/at004.pdf. Consultado el 10 de noviembre del 2013.
2. Chaverri, G. Química General. Manual de Laboratorio; 2daed., Editorial Universidad de Costa Rica: San José, Costa Rica, 1983.
3. Engel, T.; Reid, P.; Hehre, W. Introducción a la fisicoquímica: termodinamica, Editorial Pearson Educación: España, 2007, p. 204.
4. Apuntescientificos.org. https://apuntescientificos.org/electrolitos-ibq2.html. Consultado el 10 de noviembre del 2013.
5. Christen, H. Fundamentos de la química general y organica, Editorial Reverté: Barcelona, España, 1977, p. 340.
6. Dickerson, R. Principios de química, Editorial Reverté: Barcelona, España, 1993, p. 202.
APÉNDICE
1) Determinación de la Kps experimental del PbI2
Kps del PbI2=8,5x1 0-9
Tomando las concentraciones del ensayo No. 3



2) Porcentaje de error de la Kps experimental del PbI2




3) Solubilidad molar del PbI2 (X)





4) Volúmenes (en mL) de cada una de las disoluciones (Pb(NO3)2 0,010 mol/L y KI 0,02mol/L) y de agua, que debieron usarse para obtener el valor correcto de Kps

a) Pb(NO3)2




b) KI


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