Precipitación

Reacciones de precipitación

1. Unidad 8: Reacciones de precipitación

2. Unidad 8: Reacciones de precipitación
1. Solubilidad de las sustancias químicas 3. Precipitación
2. Equilibrio de solubilidad 4. Disolución de precipitados
1.1. Fuerzas intermoleculares y disolución
1.2. Solubilidad de compuestos iónicos
1.3. Otros factores que afectan la solubilidad: lapresión
1.4. Grado de solubilidad
2.1. Producto de solubilidad, K
s
2.2. Producto iónico
2.3. Relación entre solubilidad y K
s
3.1. Formación de precipitados
3.2. Efecto del ion común
3.3. Criterios de precipitación completa
4.4. Precipitación fraccionada
4.1. Reacciones ácido-base
4.2. Formación de iones complejos
4.3. Reacciones de oxidación-reducción
UD 8: Reacciones de precipitación

3. En contextoImportancia de las reacciones de precipitación
Formación de paisajes kársticos
Recuperación de iones valiosos
Formación de caries dentales
Eliminación de atoros en cañerías
Génesis de estalactitas y estalagmitas
Conservación de monumentos
Formación de cálculos renales
UD 8: Reacciones de precipitación

4. 1. Solubilidad de
sustancias químicas
Concentración
Proporción entre la cantidad
de soluto y disolvente
g·L
-1
molalidad
Mol·L
-1
Solubilidad
A una temperatura, es la concentración del soluto en su disolución saturada.
Insaturada
Saturada
Sobresaturada
Puede disolver más soluto
No admite más soluto
Hay soluto sin disolver
UD 8: Reacciones de precipitación

5. 1. Solubilidad de
sustancias químicas
Ejemplo1:Sepreparan500mLdeunadisolucióndecarbonatodesodiopesando10,6gdelasalyañadiendoaguahasta
500mLdedisolución.¿Cuálserálamolaridaddeladisolución?Masasatómicasrelativas:Na=22,99;C=12,01;O=16.
1.Expresamoselvolumenenlitros.1
500· 0,5
1000
L
mL L
mL

2.Calculamoslamasamolardelasal.23
1
2·22,991·12,013·16105,99·
NaCO
M gmol


3.Determinamoselnúmerodemoles
delcarbonatodesodio.1
10,6· 0,1
105,99
mol
ng mol
g

4.Calculamoslamolaridaddela
disolución.0,1
0,2
0,5
nmol
MM
VL

UD 8: Reacciones de precipitación

6. 1. Solubilidad de
sustancias químicas
1.1. Fuerzas intermoleculares y disolución
Fuerzas intermoleculares
Disolvente
Soluto
Disolución
Semejante disuelve a semejante
UD 8: Reacciones de precipitación

7. 1. Solubilidad de
sustancias químicas
1.2. Solubilidad de compuestos iónicos
Compuestos iónicos
Entalpía de disolución, ∆H
s
Entropía de disolución, ∆S
Cambio de entalpía asociado a la disolución
de una sustancia a presión constante.
Grado de desordende un sistema. Aumenta.
Energía de Gibbs, ∆G = ∆H -T∆S
Proceso espontáneo si ∆G < 0
Entalpía de red, ∆H
r Entalpía de hidratación, ∆H
h
∆H
d= ∆H
d-∆H
r< 0
UD 8: Reacciones de precipitación

8. 1. Solubilidad de
sustancias químicas
1.3. Otros factores que afectan la solubilidad:
Presión
Presión Gases Ley de Henry
Temperatura
Al aumentar la
temperatura disminuye
la solubilidad.
c
g= x
g· P
g
UD 8: Reacciones de precipitación

9. 1. Solubilidad de
sustancias químicas
1.4. Grado de solubilidad
Compuestos iónicos
Solubles, s ≥ 0,1 M
Ligeramente 0,1 > s > 0,001
Poco solubles, s < 0,001 M
Aniones Cationes
Solubles Solubles
Nitratos,,cloratos,,percloratos,y
acetatos,.
Haluros,salvolosdelosionesplata,,
plomo(II),yelclorurodemercurio(I),.
Sulfatos,,menoslosdelosionesbario,
,mercurio(II),yplomo(II),.
Ionesalcalinos.
Catiónamonio,.
Poco solubles Poco solubles
Hidróxidoscomolosdehierro(II),o
aluminio,,salvolosdelosmetales
alcalinos.
Carbonatos,yfosfatos,,menoslosde
losmetalesalcalinosyelionamonio,.
IonBario,.
UD 8: Reacciones de precipitación

10. 2. Equilibrio de
solubilidad
Exceso de sal poco soluble, CaCO
3, en agua:
Equilibriodesolubilidadeselequilibrioheterogéneoquesealcanzaentrelosestados
sólidoydisueltodeuncompuestoenunadisoluciónsaturadadedichocompuesto.
Reacción de disolución
Reacción de precipitación22
33
(s)(aq)(aq)CaCOCaCO

 22
33
(aq)(aq) (s)CaCOCaCO


Equilibrio de solubilidad22
33
(s)(aq)(aq)CaCOCaCO


UD 8: Reacciones de precipitación

11. 2. Equilibrio de
solubilidad
2.1. Producto de solubilidad, K
s
Equilibrio de solubilidad2
2
(s)(aq)2(aq)PbClPbCl


Constante de equilibrio, K
c22
2
[][]
[(s)]
c
PbCl
K
PbCl


Concentración de un sólido2
[(s)]PbClc 22
2
[(s)][][]
c
KPbClPbCl


Agrupando constantes
Producto de solubilidad, K
s22
[][]
s
KPbCl


UD 8: Reacciones de precipitación

12. 2. Equilibrio de
solubilidad
2.1. Producto de solubilidad, K
s
Equilibrio de solubilidad(aq)(aq)(aq)
mn
nm
ABnAmB


Producto de solubilidad, K
s[][]
mnnm
s
KAB


El producto de solubilidad, K
sde un compuesto es el producto de las
concentraciones molaresde sus iones en la disolución saturada, elevadas a
los coeficientes estequiométricosde su equilibrio de disolución.
UD 8: Reacciones de precipitación

13. 2. Equilibrio de
solubilidad
2.2. Producto iónico, Q
s
Producto de iónico, Q
s[][]
mnnm
s
QAB


Elproductoiónico,Q
sdeunasalenunadisolucióneselproductodelasconcentracionesmolaresdelosionesdelasal
elevadasasuscorrespondientescoeficientesestequiométricosenuninstantedeterminado.
No tiene que estar en equilibrio.
Q
s< K
s
Q
s= K
s Enequilibrio
Q
s> K
s Excesodesolutoqueprecipitará.
UD 8: Reacciones de precipitación

14. 2. Equilibrio de
solubilidad
2.1. Producto iónico, Q
s
Ejemplo2:¿Podremosdisolvercompletamente1gdePbCO
3en100Ldeagua?
Datos:K
s(PbCO
3)=7,4·10
-14
.Masasatómicasrelativas:Pb=207,20;C=12,01;O=16,00.
1.Calculamoslamasamolaryel
númerodemoles.
2.Calculamoslamolaridaddel
carbonatodeplomoyescribimossu
equilibriodedisolución.3
13 1
207,2012,013·16267,21·;1· 3,7·10
267,21
PbCO
mol
M gmolng mol
g

  
3.Puestoquecadamoldesal
produceunmoldeaniónycatión
calculamosQ
s.
4.ComparamosQ
syK
s3
5 2 2
33
3,7·10
3,7·10;(s)(aq)(aq)
100
n mol
M MPbCOPbCO
VL

  
   2 2 5 5 9
3
[][]3,7·10·3,7·101,4·10
s
QPbCO
    
   9 14
1,4·107,4·10
ss
QK

 
No se disolverá todo el carbonato de plomo.
UD 8: Reacciones de precipitación

15. 2. Equilibrio de
solubilidad
2.3. Relación entre solubilidad y K
s(s)(aq)(aq)
mn
nm
ABnAmB

 [][]
mnnm
s
KAB


K
ses el producto de las concentraciones molaresde sus iones en la disolución saturada,
elevadas a los coeficientes estequiométricosde su equilibrio de disolución.
Hay relación entreK
sy la solubilidad de una sustancia iónica.
UD 8: Reacciones de precipitación

16. 2. Equilibrio de
solubilidad
2.3. Relación entre solubilidad y K
s(s)(aq)(aq)
mn
nm
ABnAmB

 [][]
mnnm
s
KAB


Conocida la
solubilidad
Calculamos la solubilidad
molar.
Relacionamos la
solubilidad con la
concentración iónica.
Sustituimos en el
producto de solubilidad.
Calculamos el producto
de solubilidad.M
s
S
M
 []·
[]·
m
n
AnS
BmS



 (·)(·)
nm
s
KnSmS ··
nmnm
s
KnmS


UD 8: Reacciones de precipitación

17. 2. Equilibrio de
solubilidad
2.3. Relación entre solubilidad y K
s
Ejemplo3:Lasolubilidaddelclorurodeplomo(2+)a25ºCesde8,1g·L
-1
.¿Cuálessuproductodesolubilidad?
Masasatómicasrelativas:Pb=207,20;Cl=35,45.
Calculamossolubilidadmolar.
Relacionamoslasolubilidadmolar
conlaconcentracióniónica.2
1 2 1 1
207,202·35,45278,10·;8,1· 3,0·10·
267,2
PbCl
gmol
M gmolS molL
Lg
  
  
Sustituimosenelproductode
solubilidad,K
s.
Operamosycalculamoselproducto
desolubilidad,K
s2 2+ -
2
(s)(aq)2(aq);[Pb]=S;[Cl]=2SPbClPbCl

 2 2 2 3
[][]·(2)4·
s
KPbClSSS

  23 4
4·(3,0·10)1,1·10
s
K


UD 8: Reacciones de precipitación

18. 2. Equilibrio de
solubilidad
2.3. Relación entre solubilidad y K
s(s)(aq)(aq)
mn
nm
ABnAmB

 [][]
mnnm
s
KAB


Conocido el producto
de solubilidad
Relacionamos la
solubilidad con la
concentración iónica.
Sustituimos en el
producto de solubilidad.
Determinamos la
solubilidad molar
Calculamos la
solubilidad.[]·
[]·
m
n
AnS
BmS



 (·)(·)
nm
s
KnSmS ·
s
nm
nm
K
S
nm
 ·
M
sSM
UD 8: Reacciones de precipitación

19. 2. Equilibrio de
solubilidad
2.3. Relación entre solubilidad y K
s
Ejemplo4:Elproductodesolubilidaddelfosfatodeplataa25ºCesde8,89·10
-17
.¿Cuántovalesusolubilidad?
Masasatómicasrelativas:Ag=107,87;P=30,97;O=16,00.
Relacionamoslasolubilidadconla
concentracióniónica.
Sustituimosenelproductode
solubilidad,K
s.33
3 4 4 4
(s)3(aq)(aq);[]3·;[]AgPOAgPOAgSPOS
   
  
Determinamoslasolubilidadmolar.
Calculamoslasolubilidad.3 3 3 4
4
[][](3·)27·
s
KAgPOSSS

  17
51
44
8,89·10
4,26·10·
2727
s
K
S molL


  1
5 2 1
3·107,8730,974·16418,58·
·4,26·10·418,581,78·10·
M
M
M gmol
sSM gL

  

 
UD 8: Reacciones de precipitación

20. 3. Precipitación
Precipitado es el sólido que aparece en una disolución por efecto de la cristalización o de una reacción química.
Pérdida de disolvente
Adición de un reactivo
Disolución sobresaturada
Cristalización
Precipitación
UD 8: Reacciones de precipitación

21. 3. Precipitación 3.1. Formación de precipitados
Una reacción de precipitaciónes aquella en la que al mezclar dos
disoluciones aparece un compuesto insoluble que forma un precipitado.33
(aq)(aq)(s)(aq)AgNONaClAgClNaNO 33
(aq)(aq)(aq)(aq)(s)(aq)(aq)AgNONaClAgClNaNO
     
   (aq)(aq)(s)AgClAgCl


Ecuación molecular
Ecuación iónica
Ecuación iónica neta
Se forma precipitado: Q
s> K
s[][]>
s
AgClK

UD 8: Reacciones de precipitación

22. 3. Precipitación 3.1. Formación de precipitados
Ejemplo5:Elproductodesolubilidaddelsulfatodebarioa25ºCesde1,08·10
-10
.¿Precipitaráestesulfatosimezclamos15
mLdeclorurodebario0,01mol·L
-1
y35mLdesulfatodesodio0,01mol·L
-1
?Suponerlosvolúmenesaditivos.
Escribimoslaecuaciónmoleculare
iónicanetadelareacción.
Calculamoslaconcentraciónfinaldel
ionbario.2 24 4
22
44
(aq) (aq) (s)2(aq)
(aq)(aq) (s)
BaClNaSOBaSONaCl
BaSO BaSO



Calculamoslaconcentraciónfinaldel
ionsulfato.
Calculamoselproductoiónico,Q
s.Si
esmayorqueelproductode
solubilidad,K
sprecipitará.21 0,01·0,015
[] 0,003·
0,0150,035
Ba molL


 21
4
0,01·0,035
[] 0,007·
0,0150,035
SO molL


 2 2 5
4
[][]0,003·0,0072,1·10
ss
QBaSO K
  
  
UD 8: Reacciones de precipitación

23. 3. Precipitación 3.1. Formación de precipitados
Ejemplo6:Elproductodesolubilidaddelhidróxidodecalcioa25ºCes5,02·10
-6
.¿Precipitarásimezclamos30mLdenitrato
decalcio0,02mol·L
-1
y20mLdehidróxidodesodio0,02mol·L
-1
?Suponerlosvolúmenesaditivos.
Escribimoslaecuaciónmoleculare
iónicanetadelareacción.
Calculamoslaconcentraciónfinaldel
ioncalcio.32 2 3
2
2
()(aq)2(aq)()(s)2(aq)
(aq)2(aq)()(s)
CaNO NaOHCaOHNaNO
CaOHCaOH



Calculamoslaconcentraciónfinaldel
ionhidróxido.
Calculamoselproductoiónico,Q
s.Si
esmayorqueelproductode
solubilidad,K
sprecipitará.21 0,02·0,030
[] 0,012·
0,0300,020
Ca molL


 10,02·0,020
[] 0,008·
0,0300,020
OH molL


 2 2 2 7
[][]0,012·0,0087,7·10
ss
QCaOH K
  
  
UD 8: Reacciones de precipitación

24. 3. Precipitación 3.2. Efecto del ion común
Efecto del ion comúnes la disminución de la solubilidad de un compuesto
por la adiciónde otro con el que tiene un ion en común.
Principio de Le Chatelier
Añadir iones a la derecha
Equilibrio va a la izquierda (s)(aq)(aq)AgClAgCl

 (s)(aq)(aq)NaClNaCl


UD 8: Reacciones de precipitación

25. 3. Precipitación 3.2. Efecto del ion común
Ejemplo7:¿Cuálserálasolubilidadmolardelcromatodeplataenaguapura?¿Yenunadisolución0,01mol·L
-1
decromatode
sodio?K
s(Ag
2CrO
4)=1,12·10
-12
.
Escribimoslaecuacióndisolucióny
relacionamoslasolubilidadiónicay
molar.
Calculamoslasolubilidadmolarcon
ayudadeK
s.2
2 4 4
2
4
(s)2(aq)(aq)
[]2;[]
AgCrOAgCrO
AgSCrOS




Enladisoluciónposterior,la
concentracióndecromatocoincidirá
conladecromatodesodio.
Calculamoslasolubilidadconesta
concentracióndeioncromato.12
2 5 1
33
1,12·10
(2) 6,5·10·
44
s
s
K
KSSS molL


  21
4
[]'0,010,01·CrOS molL

 12
2 6 1 1,12·10
(2')·0,01' 5,3·10·
0,01·4
s
KS S molL


  
UD 8: Reacciones de precipitación

26. 3. Precipitación 3.3. Criterio de precipitación completa
Ion comúnEliminar iones C
f< 0,1 % C
0
Producto de solubilidad, K
s
C
0del ion a eliminar
Concentración del ion común
UD 8: Reacciones de precipitación

27. 3. Precipitación 3.3. Criterio de precipitación completa
Ejemplo8:Dadaunadisoluciónsaturadadecromatodeplata,¿precipitarácompletamentelaplatasielioncromatoaumenta
suconcentraciónhasta0,05mol·L
-1
?K
s(Ag
2CrO
4)=1,12·10
-12
.
Escribimoslaecuacióndisolucióny
relacionamoslasolubilidadiónicay
molar.
Calculamoslaconcentracióninicial
delionAg
+2
2 4 4
2 2 3
4
(s)2(aq)(aq)
[]2;[] (2)4
s
AgCrOAgCrO
AgSCrOSKSSS



 
Calculamoslaconcentraciónfinaldel
ionplata.
Determinamoseltantoporciento
quequedaendisolución12
5 1 4 1
3
1,12·10
6,5·10·;[]1,3·10·
4
S molLAg molL

    
   12
12 2 6 1 1,12·10
1,12·10[]·0,05[] 4,7·10·
0,05
FF
Ag Ag molL

   
   6
4
4,7·10
% ·1003,6%
1,3·10



No precipita completamente
UD 8: Reacciones de precipitación

28. 3. Precipitación 3.4. Precipitación fraccionada
Precipitación fraccionada:adición de un ion común, precipitación completa de un ion dejando el resto en disolución.
Calcular la concentración
del ion común para que
precipite el primer ion.
Calcular la concentración
del ion común para que
precipite el segundo ion.
Calcular la concentración
del ion que precipita
antes cuando precipita el
otro ion.
Comprobar si hay
precipitación completa.
UD 8: Reacciones de precipitación

29. 3. Precipitación 3.4. Precipitación fraccionada
Ejemplo9:Dadaunadisolución0,05mol·L
-1
deAg
+
yPb
2+
,¿podránsepararseporadicióndeclorurodesodio?K
s(PbCl
2)=
1,70·10
-5
;K
s(AgCl)=1,77·10
-10
.
Determinamoslaconcentraciónde
Cl
-
alaqueempiezaaprecipitarAg
+
Determinamoslaconcentraciónde
Cl
-
alaqueempiezaaprecipitarPb
2+10
91
(s)(aq)(aq)K[][]
1,77·10
[] 3,5·10·
0,05
s
AgClAgCl AgCl
Cl molL
   

  


CalculamoslaconcentracióndeAg
+
,
queprecipitaantes,cuandoempieza
aprecipitarPb
2+
.
Determinamoseltantoporciento
Ag
+
quequedaendisolucióncuando
precipitaPb
2+
.9
59,8·10
% ·1002,0·10%
0,05



Sí pueden separarse por
precipitación fraccionada.2 2 2
2
5
21
(s)(aq)2(aq)K[][]
1,70·10
[] 1,8·10·
0,05
s
PbClPbCl PbCl
Cl molL
   

  
 
 10
91
2
(s)(aq)(aq)K[][]
1,77·10
[] 9,8·10·
1,8·10
s
AgClAgCl AgCl
Ag molL
   

  



UD 8: Reacciones de precipitación

30. 4. Disolución de
precipitados
Tuberías
Caries
Problemas por la
aparición de precipitados
Atoros
Eflorescencias
Jabones
UD 8: Reacciones de precipitación

31. 4. Disolución de
precipitados
Sal de ácido débil
4.1. Reacciones ácido-base
Hidróxidos()(s)(aq)(aq)
n
n
XOHXnOH

 32
(aq)(aq)2(l)OHHO HO

 (s)(aq)(aq)
mn
nm
ABnAmB

 (1)
32
(aq)(aq) (aq)(l)
nn
BHOBH HO
  

Principio de Le
Chatelier
Adición de ácido
Sal amónica
Ácido fuerte
Cambio en el pH
UD 8: Reacciones de precipitación

32. Ejemplo10:¿Cuálserálasolubilidaddelhidróxidodeplomo(II)enunadisolucióndepH=5?K
s(Pb(OH)
2)=1,43·10
-20
;masas
atómicasrelativasPb=207,20;O=16,00;H=1,01.
Calculamoslamasamolardel
hidróxidodeplomo.
Escribimoselequilibriodedisolución
delhidróxidoysuproductode
solubilidad.1
207,202·(1,0116,0)241,22·
M
M gmol


ComopH=5;[H
3O
+
]=10
-5
y[OH
-
]=
10
-9
.Calculamoslasolubilidadmolar
delhidróxido.
Determinamoslasolubilidaddel
hidróxidodeplomo(II)2 1 1 1
1,43·10··241,22·3,5·s molLgmolgL
   
 2
2
22
()(s)(aq)2(aq)
K[][]
s
PbOHPbOH
PbOH



 20
20 2 92 2 2 1
18
1,43·10
1,43·10[](10)[] 1,43·10·
1,0·10
Pb Pb molL

     

  
4. Disolución de
precipitados
4.1. Reacciones ácido-base
UD 8: Reacciones de precipitación

33. 4. Disolución de
precipitados
4.2. Formación de iones complejos(s)(aq)(aq)
mn
nm
ABnAmB


Un ion complejoes un ion que tiene un ion metálico centralunido a una o más moléculas o iones,
llamados ligandos, mediante enlace covalente coordinado.(aq)(aq)[](aq)
m L mlL
l
AlL AL
  
 []
[][]
mlL
l
f m Ll
AL
K
AL



K
falta
Coloreados
Enmascaramiento de iones.
UD 8: Reacciones de precipitación

34. (aq)(aq)(aq)
mo
AOxA

 (s)(aq)(aq)
mn
nm
ABnAmB

 (aq)(aq)(aq)
no
BOxB

 4. Disolución de
precipitados
4.3. Reacciones de oxidación-reducción
Cambio en el número de oxidación.
UD 8: Reacciones de precipitación