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Equilibrios de solubilidad
Teoría
2024 · Ordinaria · Suplente
B6
Examen

Al añadir una pequeña cantidad de Ca(OH)X2\ce{Ca(OH)2} sólido a un vaso con agua se observa que no se disuelve por completo, quedando parte del sólido en equilibrio con la disolución saturada.

a) A partir del equilibrio correspondiente, deduzca la relación entre la solubilidad molar de este compuesto y su producto de solubilidad.b) Razone si aumentará la solubilidad del Ca(OH)X2\ce{Ca(OH)2} añadiendo a la disolución CaClX2\ce{CaCl2}, que es una sal muy soluble.c) Justifique si cambiará el producto de solubilidad del Ca(OH)X2\ce{Ca(OH)2} al añadir NaOH\ce{NaOH} a la disolución saturada.
Equilibrios de solubilidadKpsEfecto del ion común
a) El equilibrio de solubilidad del Ca(OH)X2\ce{Ca(OH)2} en agua es:
Ca(OH)X2(s)CaX2+(aq)+2OHX(aq)\ce{Ca(OH)2 (s) <=> Ca^{2+} (aq) + 2OH- (aq)}

Si la solubilidad molar de este compuesto es ss, esto significa que por cada mol de Ca(OH)X2\ce{Ca(OH)2} que se disuelve, se forma 1 mol de iones CaX2+\ce{Ca^{2+}} y 2 moles de iones OHX\ce{OH-}. Por lo tanto, en el equilibrio:

\begin{array}{l} \text{[Ca^{2+}]} = s \\ \text{[OH-]} = 2s \end{array}

El producto de solubilidad, KpsK_{ps}, se define como el producto de las concentraciones de los iones elevados a sus coeficientes estequiométricos en el equilibrio. Para el Ca(OH)X2\ce{Ca(OH)2}:

K_{ps} = \text{[Ca^{2+}]}[\text{OH-}]^2

Sustituyendo las concentraciones en función de la solubilidad ss:

Kps=(s)(2s)2=s(4s2)=4s3K_{ps} = (s)(2s)^2 = s(4s^2) = 4s^3

Así, la relación entre la solubilidad molar ss y el producto de solubilidad KpsK_{ps} es Kps=4s3K_{ps} = 4s^3.

b) Al añadir CaClX2\ce{CaCl2}, una sal muy soluble, a la disolución saturada de Ca(OH)X2\ce{Ca(OH)2}, se introduce el ion común CaX2+\ce{Ca^{2+}} en la disolución. Esto aumenta la concentración de CaX2+\ce{Ca^{2+}} en el medio.

Según el Principio de Le Chatelier, el sistema en equilibrio tenderá a oponerse a este cambio. Para contrarrestar el aumento de la concentración de CaX2+\ce{Ca^{2+}}, el equilibrio de disociación del Ca(OH)X2\ce{Ca(OH)2} se desplazará hacia la izquierda, es decir, hacia la formación de Ca(OH)X2\ce{Ca(OH)2} sólido.

Ca(OH)X2(s)HX2OCaX2+(aq)+2OHX(aq)\ce{Ca(OH)2 (s) <=>[H_2O] Ca^{2+} (aq) + 2OH- (aq)}

Este desplazamiento hacia la izquierda provoca que menos Ca(OH)X2\ce{Ca(OH)2} se disuelva y, por tanto, la solubilidad del Ca(OH)X2\ce{Ca(OH)2} disminuirá.

c) El producto de solubilidad (KpsK_{ps}) es una constante de equilibrio que solo depende de la temperatura. No cambiará al añadir NaOH\ce{NaOH} a la disolución saturada.

Si se añade NaOH\ce{NaOH} (hidróxido de sodio), que es una base fuerte y muy soluble, se introduce el ion común OHX\ce{OH-} en la disolución. Esto aumenta la concentración de OHX\ce{OH-} en el medio.Según el Principio de Le Chatelier, el equilibrio de disociación del Ca(OH)X2\ce{Ca(OH)2} se desplazará hacia la izquierda, es decir, hacia la formación de Ca(OH)X2\ce{Ca(OH)2} sólido, para consumir el exceso de OHX\ce{OH-}. Este desplazamiento disminuirá la solubilidad del Ca(OH)X2\ce{Ca(OH)2}, pero el valor de la constante de equilibrio KpsK_{ps} se mantendrá inalterado, ya que la temperatura no ha cambiado.