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Equilibrio químico
Teoría
2026 · Extraordinaria · Titular
2B
Examen

El PbClX2\ce{PbCl2} es una sustancia muy poco soluble en agua (KextS=1,2⋅10−5\text{K}_{ ext{S}}= 1,2 \cdot 10^{-5} a 25 X∘X22∘C\ce{25 ^\circ C}). Razone si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas para una disolución saturada de esta sal:

a) La constante de equilibrio se expresa como KS=[Pb2+][Cl−]2[PbCl2]\text{K}_{\text{S}}= \frac{\text{[Pb}^{2+}\text{][Cl}^-]^{2}}{\text{[PbCl}_2\text{]}}b) Se puede aumentar la concentración de iones en disolución añadiendo más sólido.c) Se puede alterar la concentración de iones en disolución modificando la temperatura.d) Al añadir NaCl(s)\ce{NaCl(s)} la concentración de PbX2+\ce{Pb^{2+}} disminuye.
equilibrio de solubilidadprincipio de Le Chatelier
a) Falso. La disolución de PbClX2\ce{PbCl2} en agua se establece mediante el equilibrio: extPbCl2ext(s)ightleftharpoonsextPb2+ext(aq)+2extCl−ext(aq) ext{PbCl}_2 ext{(s)} ightleftharpoons ext{Pb}^{2+} ext{(aq)} + 2 ext{Cl}^- ext{(aq)} La constante del producto de solubilidad, extKextS ext{K}_{ ext{S}}, se define como el producto de las concentraciones de los iones elevados a sus coeficientes estequiométricos en el equilibrio. Los sólidos puros no se incluyen en la expresión de la constante de equilibrio, ya que su concentración se considera constante. Por tanto, la expresión correcta para extKextS ext{K}_{ ext{S}} es: extKextS=ext[Pb2+ext][Cl−]2 ext{K}_{ ext{S}} = ext{[Pb}^{2+} ext{][Cl}^-]^{2} La expresión dada en el enunciado incluye la concentración de PbClX2(s)\ce{PbCl2(s)}, lo cual es incorrecto.b) Falso. Una disolución saturada de PbClX2\ce{PbCl2} ya ha alcanzado el equilibrio entre el sólido sin disolver y sus iones disueltos. extPbCl2ext(s)ightleftharpoonsextPb2+ext(aq)+2extCl−ext(aq) ext{PbCl}_2 ext{(s)} ightleftharpoons ext{Pb}^{2+} ext{(aq)} + 2 ext{Cl}^- ext{(aq)} Esto significa que la concentración de iones PbX2+\ce{Pb^{2+}} y ClX−\ce{Cl-} en la disolución ya es la máxima posible a una temperatura dada. Añadir más sólido de PbClX2\ce{PbCl2} a una disolución ya saturada no alterará las concentraciones de los iones disueltos; el sólido adicional simplemente permanecerá sin disolver en el fondo del recipiente.c) Verdadero. La constante del producto de solubilidad (extKextS ext{K}_{ ext{S}}) es una constante de equilibrio que depende de la temperatura. El proceso de disolución de un sólido puede ser endotérmico (ΔH>0\Delta H > 0) o exotérmico (ΔH<0\Delta H < 0). Según el Principio de Le Chatelier, un cambio en la temperatura afectará la posición del equilibrio. Si la disolución es endotérmica, un aumento de la temperatura desplazará el equilibrio hacia la formación de productos (hacia la derecha), aumentando la solubilidad y, por tanto, las concentraciones de los iones PbX2+\ce{Pb^{2+}} y ClX−\ce{Cl-}. Si la disolución es exotérmica, un aumento de la temperatura desplazará el equilibrio hacia los reactivos (hacia la izquierda), disminuyendo la solubilidad y las concentraciones iónicas. En cualquier caso, al modificar la temperatura, se alterará la ext{K}_{ ext{S}} y, consecuentemente, las concentraciones de los iones en disolución.d) Verdadero. La adición de NaCl(s)\ce{NaCl(s)} a la disolución saturada de PbClX2\ce{PbCl2} introduce iones ClX−\ce{Cl-} en la disolución. extNaCl(s)ightarrowextNa+ext(aq)+extCl−ext(aq) ext{NaCl(s)} ightarrow ext{Na}^+ ext{(aq)} + ext{Cl}^- ext{(aq)} El ión ClX−\ce{Cl-} es un ión común al equilibrio de solubilidad del PbClX2\ce{PbCl2}: extPbCl2ext(s)ightleftharpoonsextPb2+ext(aq)+2extCl−ext(aq) ext{PbCl}_2 ext{(s)} ightleftharpoons ext{Pb}^{2+} ext{(aq)} + 2 ext{Cl}^- ext{(aq)} Según el Principio de Le Chatelier, un aumento en la concentración de uno de los productos (en este caso, ClX−\ce{Cl-}) desplazará el equilibrio hacia la izquierda, es decir, hacia la formación de PbClX2(s)\ce{PbCl2(s)} sólido. Este desplazamiento reduce la concentración de iones PbX2+\ce{Pb^{2+}} en la disolución.