Equilibrio Iónico y Solubilidad: Factores Clave y Aplicaciones

Algunos compuestos iónicos presentan buena solubilidad en el agua, de manera que al disolverse, se disocian en sus iones. Sin embargo, otras substancias iónicas con menor solubilidad se disolverían dando lugar a un estado de equilibrio entre los iones disueltos y la parte de la sal que no se ha disuelto (precipitado, fase sólida). Estamos hablando de una disolución saturada (aquella que contiene la máxima cantidad de soluto disuelto a una Tª determinada). Por tanto, ahora nos presentamos ante un problema de equilibrio donde se hace necesario el uso de una nueva constante de equilibrio: K_s o producto de solubilidad (concentraciones molares de las especies disueltas elevadas a sus respectivos coeficientes estequiométricos).

Efecto Ion Común

La adición de un ion común a un equilibrio de solubilidad conlleva que, para compensar dicha adición, la reacción se desplace hacia el lado donde no esté presente dicho ion, es decir, hacia la izquierda siempre. Hacia ese sentido se produce mayor cantidad de precipitado o, lo que es lo mismo, disminuye la solubilidad de la sal. Por tanto: La adición de un ion común a un equilibrio de solubilidad conlleva una disminución de la solubilidad de la sal, tal y como hemos podido comprobar en el ejercicio anterior.

¿Precipitará?

Una sal poco soluble podría precipitar a partir de la mezcla de dos disoluciones en las que cada una de ellas aporta uno de los iones de los que está formada dicha sal. La condición para que se forme el precipitado es que el producto de solubilidad de la sal (K_s) sea menor que el producto de las concentraciones de los iones aportados por esas dos disoluciones (Q_s). Es decir:

Teorías Ácido-Base

Arrhenius:

1. Su definición se limita a disoluciones acuosas.
2. Considera a los iones OH^- como los responsables de la basicidad de los compuestos, dejando fuera de la definición a un gran número de sustancias con carácter básico que carecen del grupo hidróxido (por ejemplo NH₃, CN^-, CO₃^2-...).
3. El ion H⁺ debido a su pequeño tamaño no puede existir en disolución acuosa, en realidad se uniría a la parte negativa del dipolo de la molécula de agua formando el ion H₃O⁺.

Tales limitaciones, hicieron necesario una teoría, cuya justificación ácido-base girara entorno al proceso de transferencia de iones.

Brönsted-Lowry: De esta manera, se superan los inconvenientes de la teoría de Arrhenius, ya que la nueva definición de ácido y base no se limita únicamente a las disoluciones acuosas y es válida para cualquier disolvente (aunque casi siempre consideraremos el agua) y permite clasificar como bases todas aquellas sustancias inclasificables por la teoría de Arrhenius (NH₃, CN^-, CO₃^2-).

Catalizador

Como vimos en el tema de Cinética, la adición de un catalizador produce un aumento de la velocidad de la reacción por disminución de la energía de activación. Sin embargo, no altera el valor de las variables termodinámicas (ΔH, ΔG) porque el catalizador ni aporta ni consume energía del sistema. De esta manera, podemos afirmar que un catalizador no produce ningún cambio en el estado de equilibrio.

Materiales y Procedimiento: Filtración al Vacío

1. Preparamos las disoluciones de las dos sales solubles en dos vasos de precipitados: KI y Pb(NO₃)₂.
2. Mezclamos ambas disoluciones en otro vaso de precipitados, observándose que se forma un precipitado que poco a poco se va decantando, depositándose en el fondo del vaso. Para separar el precipitado de la disolución realizaremos una filtración al vacío, debido a que las partículas de precipitado son muy finas y al tupir el papel de filtro harían muy lenta la filtración por gravedad.
3. Para la filtración al vacío necesitamos un embudo Büchner. Es un embudo de porcelana dentro del cual deberemos colocar un papel de filtro de grano fino. Importante recortar bien el papel de filtro.
4. También necesitamos un matraz Kitasato. Es parecido a un matraz Erlenmeyer pero con una embocadura lateral para colocar un tubo de goma, que irá unido a la trompa de vacío.
5. El montaje de filtración al vacío consiste en un embudo Büchner colocado sobre un matraz Kitasato mediante unos aros de goma. El matraz Kitasato se une a través de su embocadura lateral mediante un tubo de goma a una trompa de vacío. Al abrir el grifo, al que está unida la trompa de vacío, se crea una succión que favorece la filtración. Es muy importante recortar bien el papel de filtro del embudo Büchner para que no queden pliegues por los que se escape el precipitado. Con un frasco lavador recogemos todo el precipitado que pueda quedar en el vaso. Por último, el papel de filtro se extrae del embudo, se coloca sobre un vidrio de reloj y se seca para pesar posteriormente el precipitado obtenido.