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