🔍
Escribe al menos 2 caracteres...
AndalucíaAndalucía
MadridMadrid
CataluñaCataluña
GaliciaGalicia
MurciaMurcia
ValenciaValencia
En construcciónAñadimos comunidades, materias, años y soluciones de forma progresiva y constante.
Producto de solubilidad
Problema
2024 · Ordinaria · Titular
B.4
Examen

Una muestra que está contaminada con 8,3×104 mgL18,3 \times 10^{-4} \text{ mg} \cdot \text{L}^{-1} de CdX2+\ce{Cd^2+}, se hace reaccionar con un hidróxido para eliminar parte del CdX2+\ce{Cd^2+}, precipitándolo en forma de hidróxido de cadmio.

a) Formule el equilibrio de solubilidad del hidróxido de cadmio en agua, detallando el estado de agregación de cada especie. Escriba la expresión de la KsK_s.b) Calcule el pH mínimo necesario para que se inicie la precipitación del hidróxido.c) Tras la precipitación de cierta cantidad de hidróxido de cadmio, se añade cloruro de cadmio a la disolución. Razone qué efecto tiene lugar y cómo afecta a la solubilidad del hidróxido.

Datos. Ks(hidroˊxido de cadmio)=1,2×1014K_s (\text{hidróxido de cadmio}) = 1,2 \times 10^{-14}; Masa atómica (uu): Cd=112,4\ce{Cd} = 112,4.

SolubilidadpH
a) Formule el equilibrio de solubilidad del hidróxido de cadmio en agua, detallando el estado de agregación de cada especie. Escriba la expresión de la KsK_s.

El equilibrio de solubilidad del hidróxido de cadmio es un equilibrio heterogéneo que se establece entre el compuesto sólido y sus iones en disolución acuosa saturada:

Cd(OH)X2(s)<=>CdX2+(aq)+2OHX(aq)\ce{Cd(OH)2 (s)} <=> \ce{Cd^2+ (aq) + 2 OH- (aq)}

La expresión de la constante del producto de solubilidad (KsK_s), en función de las concentraciones molares de los iones en el equilibrio, se define como:

Ks=[CdX2+][OHX]2K_s = [\ce{Cd^2+}] \cdot [\ce{OH-}]^2
b) Calcule el pH mínimo necesario para que se inicie la precipitación del hidróxido.

Primero, se convierte la concentración del ion cadmio de mgL1\text{mg} \cdot \text{L}^{-1} a molL1\text{mol} \cdot \text{L}^{-1} (M) utilizando su masa atómica (112,4 u112,4 \text{ u}):

[CdX2+]=8,3×104 mgL1103 gmg1112,4 gmol1=7,38×109 M[\ce{Cd^{2+}}] = \frac{8,3 \times 10^{-4} \text{ mg} \cdot \text{L}^{-1} \cdot 10^{-3} \text{ g} \cdot \text{mg}^{-1}}{112,4 \text{ g} \cdot \text{mol}^{-1}} = 7,38 \times 10^{-9} \text{ M}

Para que se inicie la precipitación, el producto iónico (QsQ_s) debe alcanzar el valor de la constante de solubilidad (KsK_s). Se plantea la tabla de concentraciones para el estado de saturación:

Concentracioˊn (M)Cd(OH)X2(s)CdX2+(aq)2OHX(aq)InicioSoˊlido7,38×1090Cambio+xEquilibrioSoˊlido7,38×109x\begin{array}{|l|c|c|c|} \hline \text{Concentración (M)} & \ce{Cd(OH)2 (s)} & \ce{Cd^{2+} (aq)} & \ce{2 OH^{-} (aq)} \\ \hline \text{Inicio} & \text{Sólido} & 7,38 \times 10^{-9} & \approx 0 \\ \text{Cambio} & - & - & +x \\ \text{Equilibrio} & \text{Sólido} & 7,38 \times 10^{-9} & x \\ \hline \end{array}

Sustituyendo en la expresión de KsK_s para hallar la concentración necesaria de iones hidroxilo:

1,2×1014=(7,38×109)[OHX]21,2 \times 10^{-14} = (7,38 \times 10^{-9}) \cdot [\ce{OH-}]^2
[OHX]=1,2×10147,38×109=1,27×103 M[\ce{OH-}] = \sqrt{\frac{1,2 \times 10^{-14}}{7,38 \times 10^{-9}}} = 1,27 \times 10^{-3} \text{ M}

Calculamos el pOHpOH y el pHpH a partir de [OHX][\ce{OH-}]:

pOH=log(1,27×103)=2,90pOH = -\log(1,27 \times 10^{-3}) = 2,90
pH=142,90=11,10pH = 14 - 2,90 = 11,10
c) Tras la precipitación de cierta cantidad de hidróxido de cadmio, se añade cloruro de cadmio a la disolución. Razone qué efecto tiene lugar y cómo afecta a la solubilidad del hidróxido.

Al añadir cloruro de cadmio (CdClX2\ce{CdCl2}), una sal muy soluble, se produce un aumento de la concentración de iones cadmio ([CdX2+][\ce{Cd^2+}]) en la disolución. Según el Principio de Le Chatelier, ante una perturbación que aumente la concentración de un producto, el sistema se desplaza hacia la izquierda para restablecer el equilibrio.Este fenómeno se denomina efecto del ion común. El desplazamiento del equilibrio hacia la formación del sólido Cd(OH)X2(s)\ce{Cd(OH)2 (s)} implica que la solubilidad del hidróxido disminuye significativamente en presencia de una fuente adicional de sus propios iones.