tema 7 (2016)

Apunte Catalán
Universidad Universidad de Barcelona (UB)
Grado Nutrición Humana y Dietética - 1º curso
Asignatura Química general
Año del apunte 2016
Páginas 6
Fecha de subida 10/09/2017
Descargas 0
Subido por

Vista previa del texto

TEMA 7. EQUILIBRIS DE SOLUBILITAT DISSOLUCIONS SATURADES Una dissolució saturada és aquella en la qual la dissolució està en contacte amb solut no dissolt. Per exemple, una dissolució aquosa saturada de BaSO 4 que està en contacte amb BaSO4 sòlid. Com el sòlid és un compost iònic, es tracta d’un electròlit fort, en dissoldre produeix ions Ba2+(aq) i SO42- (aq).
Ba2+(aq) + SO42-(aq) BaSO4(s) Com en qualsevol altre equilibri, el grau en què ocorre aquesta reacció de dissolució s’expressa mitjançant la magnitud de la seva constant d’equilibri. A causa que aquesta equació d’equilibri descriu la dissolució d’un sòlid, la constant d’equilibri indica com de soluble és el sòlid en l’aigua i se li coneix com la constant del producte de solubilitat (Kps o simplement producte de solubilitat).
EQUILIBRI DE SOLUBILITAT L’equilibri de la constant d’equilibri per a l’equilibri entre un sòlid i una dissolució aquosa dels seus ions s’escriu d’acord amb les regles que s’apliquen a qualsevol expressió de la constant d’equilibri.
Recordeu que els sòlids no apareixen en les expressions de la constant d’equilibri en el cas dels equilibris heterogenis.
BaSO4(s) Ba2+(aq) + SO42-(aq) Kps = [Ba2+][SO42-] En general, el producte de solubilitat d’un compost és igual al producte de la concentració dels ions involucrats en l’equilibri, cadascuna elevada a la potència del seu coeficient en l’equació d’equilibri. El coeficient de cada ió en l’equació d’equilibri també és al seu subíndex a la fórmula química del compost.
CONSTANT DEL PRODUCTE DE SOLUBILITAT En general, el producte de solubilitat d’un compost és igual al producte de la concentració dels ions involucrats en l’equilibri, cadascuna elevada a la potència del seu coeficient en l’equació d’equilibri. El coeficient de cada ió en l’equació d’equilibri també és igual al seu subíndex a la fórmula química del compost.
SOLUBILITAT I Kps És important distingir entre la solubilitat i la constant del producte de solubilitat.
La solubilitat d’una substància és la quantitat que es dissol per formar una dissolució saturada. La solubilitat amb freqüència s’expressa en grams de solut per litre de dissolució (g/L). La solubilitat molar és el nombre de mols de solut que es dissol durant la formació d’un litre de dissolució saturada del solut (mol/L).
Ag+(aq) + Cl-(aq) AgCl (s) Kps = [Ag+][Cl-] La constant del producte de solubilitat (Kps) és la constant d’equilibri corresponent a l’equilibri entre un sòlid iònic i la seva dissolució saturada, i és un nombre sense unitats. La magnitud de Kps és una mesura de quina quantitat del sòlid es dissol per formar una dissolució saturada.
RELACIÓ ENTRE SOLUBILITAT I Kps La solubilitat d’un compost en grams per litre pot convertir-se en solubilitat molar. La solubilitat molar pot utilitzar-se per determinar les concentracions dels ions en la dissolució. La concentració dels ions es pot utilitzar per calcular la Kps. Les etapes poden invertir-se i calcular la solubilitat a partir de Kps.
g BaSO4/100mL mol BaSO4/L [Ba2+] i [SO42-] Kps = 1.1·10-10 PRODUCTE IÒNIC Si anomenem Q (producte iònic) el producte de les concentracions dels ions presents en la dissolució en qualsevol situació: Ag+(aq) + Cl-(aq) AgCl (s) Q = [Ag+]0 · [Cl-]0 Kps = [Ag+][Cl-] El quocient de reacció, Q, determina el sentit en què avança la reacció per a arribar a l’equilibri, les possibles relacions entre Q i Kps són:  Q < Kps Dissolució no saturada: no precipita. El sòlid es dissol fins que Q = Kps.
 Q = Kps  Q > Kps Dissolució sobresaturada: precipita. La precipitació té lloc fins que Q=Kps.
Dissolució saturada. Hi ha una situació d’equilibri.
PRECIPITACIÓ I SEPARACIÓ DELS IONS L’equilibri pot aconseguir-se si comencen amb les substàncies en qualsevol costat de l’equació química.
a) L’equilibri entre BaSO4, Ba2+ i SO42- es pot assolir començant amb BaSO4 (s).
b) També pot aconseguir-se començant amb dissolucions de sals que contenen Ba2+ i SO42-, ex: BaCl2 i Na2SO4. Quan aquestes dues dissolucions es barregen, el BaSO4 precipitarà si el producte de les concentracions dels ions inicials, Q = [Ba2+][SO42-] és més gran que Kps.
TÍPIC EXEMPLE DE “PRECIPITARÀ”? S’addicionen 200mL d’una dissolució de BaCl2 0.0040M a 600mL d’una dissolució de K2SO4 0.0080M. Indica si es formarà un precipitat de BaSO4 (Kps= 1.1·10-10) BaCl2(aq) + K2SO4(aq) 0.004M (200mL) 0.008M (600mL) Ba2+(aq) BaSO4(s) 0.0008 mol 0.2𝐿 𝑑𝑖𝑠𝑠 𝐵𝑎𝐶𝑙2 · 0.6𝐿 𝑑𝑖𝑠𝑠 𝐾2𝑆𝑂4 · + [𝐵𝑎2 ] = − BaSO4 + SO42-(aq) 0.0048 mol 0.004 𝑚𝑜𝑙 𝐵𝑎𝐶𝑙2 = 0.0008 𝑚𝑜𝑙 𝐵𝑎𝐶𝑙2 1𝐿 𝑑𝑖𝑠𝑠 𝐵𝑎𝐶𝑙2 0.008 𝑚𝑜𝑙 𝐾2𝑆𝑂4 = 0.0048 𝑚𝑜𝑙 𝐾2𝑆𝑂4 1𝐿 𝑑𝑖𝑠𝑠 𝐾2𝑆𝑂4 0.0008 𝑚𝑜𝑙 = 0.001𝑀 (0.2 + 0.6)𝐿 [𝑆𝑂42 ] = 0.0048 𝑚𝑜𝑙 = 0.006𝑀 (0.2 + 0.6)𝐿 Q = [Ba2+]0 [SO42-]0 = 6·10-6M Q > Kps Precipitarà ANÀLISI GRAVIMÈTRICA Una de les aplicacions de les reaccions de precipitació: 1. Dissoldre el problema en aigua.
2. Fer-la reaccionar amb un excés d’una substància coneguda per a formar un precipitat.
3. Filtrar, assecar i pesar el precipitat.
4. A partir del pes de precipitat determinar la quantitat de la substància problema.
EFECTE DE L’IÓ COMÚ La solubilitat d’una substància es veu influïda no només per la temperatura sinó també per la presència d’altres soluts com la presència de ions comuns i del pH de la dissolució.
Ca2+ + F- CaF2(s) La presència de Ca2+(aq) o F-(aq) en una dissolució redueix la solubilitat del CaF2 desplaçant cap a l’esquerra l’equilibri de solubilitat del CaF2. Aquesta reducció en la solubilitat és una altra aplicació de l’efecte de l’ió comú.
En general, la solubilitat d’una sal lleugerament soluble (o poc soluble), disminueix amb la presència d’un segon solut que proporciona un ió comú.
La presència d’un ió comú disminueix la solubilitat de la sal. Per exemple: Pb2+(aq) + 2I-(aq) PbI2(s) Si afegim ions I- l’equilibri es desplaça cap a la formació de PbI2. Per tant, si augmenta I- disminueix Pb2+.
EXEMPLE EXERCICI IÓ COMÚ I SOLUBILITAT Solubilitat molar de AgBr en (a) aigua i (b) 0.0010M NaBr A) AgBr(s) Ag+(aq) + Br-(aq) Kps (AgBr) = 7.7·10-13 Inicial M 1er Canvi M 1er Equilibri M AgBr - Ag+ S 8.8·10-7 BrS 8.8·10-7 Ag+ s 7.7·10-10 Br0.001M+s 0.001M Kps = [Ag+][Br-] = s2 S = 8.8·10-7 B) NaBr(s) Na+(aq) + Br-(aq) AgBr(s) Ag+(aq) + Br-(aq) 2n Canvi M 2n Equilibri M AgBr - [Br-] = 0.0010+s ≈ 0.0010M Kps = 0.0010 · s Disminueix la solubilitat s = 7.7· 10 -10 pH I SOLUBILITAT El pH d’una dissolució afectarà la solubilitat de qualsevol substància l’anió del qual sigui bàsic.
Per exemple: Mg(OH)2 (s) Mg2+(aq) + 2OH-(aq) Kps = [Mg2+][OH-]2 = 1.2·10-11 Kps = s·(2s)2 =4s3 S= 1.4·10-4 [OH-] = 2s = 2.8·10-4M pOH = 3.55 pH = 10.45 A pH inferior a 10.45 disminueix [OH-] i augmenta la solubilitat de Mg(OH)2 A pH més gran de 10.45 augmenta [OH-] i disminueix la solubilitat de Mg(OH)2 Com més bàsic és l’anió, més gran és la influència del pH sobre la solubilitat.
Les sals amb anions de basicitat molt baixa (anions d’àcids forts) no es veuen afectats pels canvis de pH.
PRECIPITACIÓ FRACCIONADA Tècnica en la que dos o més ions en dissolució es separen utilitzant un reactiu que en produeix la precipitació. Cal que hi hagi diferència important de solubilitat.
ANÀLISI QUALITATIVA DE CATIONS Els elements metàl·lics presenten grans diferències en les solubilitats de les seves sals, en el seu comportament àcid-base i en la seva tendència a formar ions complexos. Aquestes diferències es poden utilitzar per separar i detectar la presència de ions metàl·lics en els mescles.
El anàlisi qualitatiu dels ions metàl·lics en dissolució es pot dur a terme separant els ions en grups d’acord amb les reaccions de precipitació, i després analitzant cada grup per separar i identificar els ions metàl·lics individuals.
DIAGRAMA DE FLUX DE SEPARACIÓ DE CATIONS ANÀLISI QUALITATIVA D’ANIONS Per identificar un anió present en una dissolució problema, cal afegir un catió (com sal soluble en aigua) que formi una sal insoluble amb ell. L’aparició d’un precipitat ens confirmarà la presència d’aquest anió en la dissolució original.
CRISTAL·LITZACIÓ FRACCIONADA La cristal·lització fraccionada consisteix en la separació d’una mescla en base a la diferent solubilitat: Suposem una mescla de 90g KNO3 contaminada amb 10gNaCl: Dissoldre la mostra en 100mL d’aigua a 60ºC i refredar diss a 0ºC: Tot NaCl restarà dissolt (s=34.2g/100g a 0ºC) Precipitaran 78g KNO3 pur (s=12.1g/100g a 0ºC) 90g inicials – 12.1 que es solubilitzen = 77.9g de KNO3 ...

Comprar Previsualizar