El producto de solubilidad a 25∘C del MgFX2 es de 8⋅10−8. Basándose en las reacciones correspondientes:
a) ¿Cuántos gramos de MgFX2 se pueden disolver en 250 mL de agua?b) ¿Cuántos gramos de MgFX2 se disolverán en 250 mL de una disolución de concentración 0,1 M de Mg(NOX3)X2?
Datos: masas atómicas relativas Mg=24,3 y F=19.
Producto de solubilidadEfecto ion común
La masa molar del MgFX2 se calcula a partir de las masas atómicas relativas:
MM(MgFX2)=24.3+2⋅19=24.3+38=62.3 g/mol
La reacción de disolución del MgFX2 y su constante de producto de solubilidad (Ksp) son:
MgFX2(s)MgX2+(aq)+2FX−(aq)
Ksp=[MgX2+][FX−]2=8⋅10−8
a) ¿Cuántos gramos de MgFX2 se pueden disolver en 250 mL de agua?
Sea s la solubilidad molar del MgFX2 en agua pura. En el equilibrio, las concentraciones de los iones serán:
[MgX2+]=s
[FX−]=2s
Sustituyendo estas concentraciones en la expresión de Ksp:
Ksp=(s)(2s)2=4s3
4s3=8⋅10−8
s3=48⋅10−8=2⋅10−8
s=32⋅10−8≈2.714⋅10−3 mol/L
Para calcular los gramos disueltos en 250 mL (o 0.250 L):
Moles de MgFX2=s⋅Volumen=(2.714⋅10−3 mol/L)⋅(0.250 L)=6.785⋅10−4 mol
Gramos de MgFX2=Moles⋅MM=(6.785⋅10−4 mol)⋅(62.3 g/mol)≈0.0423 g
b) ¿Cuántos gramos de MgFX2 se disolverán en 250 mL de una disolución de concentración 0.1 M de Mg(NOX3)X2?
La disolución de Mg(NOX3)X2 aporta iones MgX2+ a la disolución, que es un ion común. La concentración inicial de MgX2+ es 0.1 M. Sea s′ la solubilidad molar del MgFX2 en esta disolución. En el equilibrio:
[MgX2+]=0.1+s′
[FX−]=2s′
Sustituyendo en la expresión de Ksp:
Ksp=(0.1+s′)(2s′)2=8⋅10−8
Dado que Ksp es muy pequeño, la solubilidad s′ será mucho menor que 0.1 M, por lo que podemos aproximar 0.1+s′≈0.1.
0.1⋅(2s′)2=8⋅10−8
0.1⋅4s′2=8⋅10−8
0.4s′2=8⋅10−8
s′2=0.48⋅10−8=2⋅10−7
s′=2⋅10−7≈4.472⋅10−4 mol/L
Para calcular los gramos disueltos en 250 mL:
Moles de MgFX2=s′⋅Volumen=(4.472⋅10−4 mol/L)⋅(0.250 L)=1.118⋅10−4 mol
Gramos de MgFX2=Moles⋅MM=(1.118⋅10−4 mol)⋅(62.3 g/mol)≈0.0070 g