Determinación de la solubilidad

En química, la solubilidad se usa para describir las propiedades de un sólido que se mezcla y se disuelve completamente en un líquido, sin dejar partículas sin disolver. Solo los compuestos iónicos (cargados) son solubles. A efectos prácticos, memorizar algunas reglas o consultar una lista de reglas es suficiente para saber si la mayoría de los compuestos iónicos se solidificarán cuando se mezclen con agua, o si una cantidad significativa de ellos se disolverá. En realidad, algunas moléculas se disolverán aunque no vea ningún cambio, por lo que para experimentos precisos necesitará saber cómo calcular esta cantidad.

Pasos

Método 1 de 2: usar reglas rápidas

Imagen titulada Determinar la solubilidad Paso 1
1. Más información sobre los compuestos iónicos. Cada átomo normalmente tiene algunos electrones, pero a veces ganan o pierden un electrón extra. El resultado es un ion con una carga electrica. Cuando un ion con carga negativa (un electrón adicional) se encuentra con un ion con carga positiva (falta un electrón), se unen, al igual que los extremos negativo y positivo de dos imanes. El resultado es un enlace iónico.
  • Los iones con carga negativa se llaman aniones, e iones con carga positiva cationes.
  • Normalmente, el número de electrones en un átomo es igual al número de protones, donde las cargas eléctricas están en equilibrio.
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2. Saber lo que significa solubilidad. Moléculas de agua (H2O) tienen una estructura inusual, lo que hace que se comporten como un imán: un extremo tiene carga positiva mientras que el otro extremo tiene carga negativa. Cuando mezclas un enlace iónico con agua, estos "imanes de agua" se juntan a su alrededor, tratando de separar los iones positivos y negativos. Algunos enlaces iónicos no están muy unidos; estos son soluble, porque el agua romperá y disolverá el vínculo. Otros compuestos tienen enlaces más fuertes y son no solucionable,porque pueden permanecer juntos a pesar de las moléculas de agua.
  • Algunos compuestos tienen enlaces internos que son comparables en fuerza a la atracción del agua. Estas sustancias son moderadamente soluble, porque una parte significativa de los enlaces (pero no todos) se separarán.
  • Imagen titulada Determinar la solubilidad Paso 3
    3. Estudia las reglas de solubilidad. Debido a que las interacciones entre los átomos son bastante complejas, no siempre es intuitivo qué compuestos son solubles e insolubles. Encuentre el primer ion en el compuesto en la lista a continuación para averiguar cómo se comporta normalmente, luego verifique las excepciones para asegurarse de que el segundo ion no interactúe de manera inusual.
  • Por ejemplo, para el cloruro de estroncio (SrCl2), busque Sr o Cl en los pasos en negrita que se indican a continuación. Cl es `generalmente solucionable`, así que verifique a continuación las excepciones. Sr no se declara como una excepción, por lo que SrCl debe ser2 ser solucionable.
  • Las excepciones más comunes a cada regla se enumeran a continuación. Hay otras excepciones, pero probablemente no las verá en una clase o laboratorio de química típicos.
  • Imagen titulada Determinar la solubilidad Paso 4
    4. Los compuestos son solubles si contienen metales alcalinos, incluidos Li, Na, K, Rb y Cs. Estos también son llamados los elementos del Grupo IA: litio, sodio, potasio, rubidio y cesio. Casi cualquier compuesto con uno de estos iones es soluble.
  • Excepción: li3correos4 no es solucionable.
  • Imagen titulada Determinar la solubilidad Paso 5
    5. Compuestos con NO3, C2eh3O2, NO2, Cl O3 y ClO4 son solucionables. Estos son los iones de nitrato, acetato, nitrito, clorato y perclorato, respectivamente. Tenga en cuenta que el acetato a menudo se abrevia con OAc.
  • Excepciones: Ag(OAc) (acetato de plata) y Hg(OAc)2 (acetato de mercurio) no son solubles.
  • AgNO2 y KClO4 son solo `parcialmente solucionables`.
  • Imagen titulada Determinar la solubilidad Paso 6
    6. los compuestos con Cl, Br e I son mayormente solubles. Los iones de cloruro, bromuro y yoduro casi siempre forman compuestos solubles, también conocidos como sales de halógeno.
  • Excepción: Si uno de estos enlaces con iones de plata (Ag), mercurio (Hg2), o plomo (Pb), entonces el resultado no es soluble. Lo mismo ocurre con los compuestos menos comunes con cobre (Cu) y talio (Tl).
  • Imagen titulada Determinar la solubilidad Paso 7
    7. Compuestos con SO4 son generalmente solucionables. El ion sulfato generalmente forma compuestos solubles, pero hay varias excepciones.
  • Excepciones: El ion sulfato forma compuestos insolubles con los siguientes iones: estroncio Sr, bario Ba, plomo Pb, plata Ag, calcio Ca, radio Ra y plata diatómica Ag2. Tenga en cuenta que el sulfato de plata y el sulfato de calcio se disuelven lo suficiente como para que a veces se les llame moderadamente solubles.
  • Imagen titulada Determinar la solubilidad Paso 8
    8. Los compuestos con OH o S no son solubles. Estos son los iones hidróxido y sulfuro respectivamente.
  • Excepciones: ¿Recuerdas los metales alcalinos (Grupo I-A) y cuánto les gusta formar compuestos insolubles?? Li, Na, K, Rb y Cs forman compuestos solubles con iones hidróxido o sulfuro. Además, el hidróxido forma sales solubles con iones de metales alcalinotérreos (Grupo II-A): calcio Ca, estroncio Sr y bario Ba. Tenga en cuenta que los compuestos de hidróxido con alcalinotérreos tienen suficientes moléculas para unirse para ser considerados a veces `poco solubles`.
  • Imagen titulada Determinar la solubilidad Paso 9
    9. Compuestos con CO3 o PO4 no son solucionables. Verifique por última vez los iones de carbonato y fosfato, y debe saber qué esperar del compuesto.
  • Excepciones: Estos iones forman compuestos solubles con las sustancias habituales, los metales alcalinos Li, Na, K, Rb y Cs, así como con el amonio NH4.
  • Método 2 de 2: Cálculo de la solubilidad del Ksp

    Imagen titulada Determine Solubility Step 10
    1. Encuentre el producto de solubilidad de la constante Ksp. Esta constante es diferente para cada compuesto, así que tendrás que buscarla en una tabla de tu libro de texto o en línea. Dado que estos valores se determinan experimentalmente, pueden variar mucho de una tabla a otra, por lo que es mejor usar la tabla de su libro de texto, si la hay. A menos que se indique lo contrario, la mayoría de las tablas asumen una temperatura ambiente de 25o C.
    • Por ejemplo, si desea disolver yoduro de plomo (PbI2), luego escriba la constante de equilibrio del producto de solubilidad. ¿Usas una mesa en bilbo.chm.uri.edu, luego usa la constante 7.1×10.
    Imagen titulada Determine Solubility Step 11
    2. Primero escribe la ecuación química. Primero determine cómo el compuesto se divide en iones cuando se disuelve. Ahora escribe una ecuación con Ksp por un lado y los iones individuales por el otro.
  • Por ejemplo, una molécula de PbI2 se desdobla en los iones Pb, I y otro I (solo necesitas saber o buscar la carga de un ion, porque sabes que el compuesto total siempre tiene carga neutra).
  • Escribe la ecuación 7.1×10 = [Pb][I]
  • Imagen titulada Determine Solubility Step 12
    3. Ajustar la ecuación para usar variables. Reescriba la ecuación como un problema de álgebra simple, utilizando su conocimiento del número de moléculas o iones. Establezca x igual a la cantidad de sustancia que se disolverá y reescriba las variables como los números de cada ion en términos de x.
  • En nuestro ejemplo, reescribimos 7.1×10 = [Pb][I]
  • Como solo hay un ion de plomo (Pb) en el compuesto, la cantidad de moléculas disueltas del compuesto será igual a la cantidad de iones de plomo libres. Entonces podemos reemplazar [Pb] con x.
  • Como hay dos iones de yodo (I) por cada ion de plomo, podemos igualar el número de átomos de yodo a 2x.
  • La ecuación ahora es 7.1×10 = (x)(2x)
  • Imagen titulada Determine Solubility Step 13
    4. Considere los iones comunes, si los hay. Omita este paso cuando disuelva el compuesto en agua pura. Sin embargo, si el compuesto se disuelve en una solución que ya contiene uno o más de sus iones constituyentes (un `ión común`), la solubilidad se reduce significativamente. El efecto de los iones comunes es más notable en los compuestos que son en su mayoría insolubles y, en estos casos, puede suponer que la gran mayoría de los iones en equilibrio provienen del ion que ya está presente en la solución. Reescribe la ecuación con la concentración molar conocida (mol por litro, o M) de los iones ya presentes en la solución, reemplazando el valor de x que usaste para ese ion.
  • Por ejemplo, si nuestro compuesto de plomo-yodo se disuelve en una solución que contiene cloruro de plomo 0,2 M (PbCl2), entonces podemos reescribir la ecuación como 7.1×10 = (0.2M+x)(2x). Y después de eso, debido a que 0.2M es una concentración más alta que x, podemos reescribir esto con seguridad como 7.1×10 = (0.2M)(2x).
  • Imagen titulada Determine Solubility Step 14
    5. Resuelve la ecuación. Resuelva x y sepa qué tan soluble es el compuesto. Debido a la forma en que se define la constante de solubilidad, su respuesta se expresará como los moles del compuesto disuelto por litro de agua. Es posible que necesite una calculadora para encontrar la respuesta final.
  • Lo siguiente se aplica a la solubilidad en agua pura, no con iones comunes.
  • 7.1×10 = (x)(2x)
  • 7.1×10 = (x)(4x)
  • 7,1 × 10 = 4x
  • (7.1×10) 4 = x
  • x = ∛((7.1×10) ÷ 4)
  • x = Se disolverán 1,2 x 10 moles por litro. Esta es una cantidad muy pequeña, por lo que sabe que este compuesto es, en principio, poco soluble.
  • Artículos de primera necesidad

    • Tabla de constantes para productos de solubilidad (Ksp) para conexiones.

    Consejos

    • Si tiene datos experimentales sobre cuánto se ha disuelto un compuesto, puede usar la misma ecuación para resolver la constante de solubilidad Ksp.

    Advertencias

    • No existe una definición universalmente aceptada de estos términos, pero los químicos están de acuerdo en la mayoría de los compuestos. Algunos casos extremos con respecto a los compuestos con una proporción significativa de moléculas disueltas y no disueltas se pueden describir con diferentes tablas de solubilidad.
    • Algunos libros de texto más antiguos dan NH4OH de nuevo como compuesto soluble. Esto es incorrecto; pequeñas cantidades de NH4 y los iones OH se pueden observar, pero no se pueden aislar para formar un compuesto.

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