10.3.- Producto de solubilidad

Consideremos una sal poco soluble como el cloruro de plata, AgCl. Al disolverse, se producirá el siguiente equilibrio heterogéneo:

cuya constante de equilibrio será:

 

Al ser el cloruro de plata una sustancia sólida, en el equilibrio prácticamente permanece constante, por lo que se define el producto de solubilidad Kps como:

Kps = K.[AgCl] = [Ag+].[Cl-]

 

En general, para una sustancia iónica insoluble o poco soluble en agua AxBy, su producto de solubilidad será:

AxBy (s)           x A+y + y B-x                Kps = [A+y]x . [B-x]y

es decir, el producto de solubilidad es el producto de las concentraciones máximas de los iones en disolución a una temperatura dada.

Los productos de solubilidad Kps sólo se definen para sustancias muy poco solubles, ya que para las sustancias muy solubles, la saturación de sus disoluciones se produce a concentraciones tan elevadas que no se cumple la ley de acción de masas.

 

 

A continuación te damos en la siguiente tabla los productos de solubilidad de algunas sustancias a 15 ºC:

 

Tipo de sal

Fórmula

Expresión

Kps

Fluoruros

 

 

 

Fluoruro de bario

BaF2

[Ba+2].[F-]2

1’7.10-6

Fluoruro de calcio

CaF2

[Ca+2].[F-]2

3’4.10-11

 

 

 

 

Cloruros

 

 

 

Cloruro de plata

AgCl

[Ag+].[Cl-]

1’0.10-10

Cloruro de mercurio (II)

HgCl2

[Hg+2].[Cl-]2

2’0.10-18

Cloruro de plomo (II)

PbCl2

[Pb+2].[Cl-]2

1’7.10-5

 

 

 

 

Yoduros

 

 

 

Yoduro de plata

AgI

[Ag+].[I-]

8’5.10-17

Yoduro de cobre (I)

CuI

[Cu+].[I-]

5’0.10-12

Yoduro de plomo (II)

PbI2

[Pb+2].[I-]2

1’4.10-8

 

 

 

 

Sulfuros

 

 

 

Sulfuro de cinc

ZnS

[Zn+2].[S-2 ]

1’0.10-23

Sulfuro de mercurio (II)

HgS

[Hg+2].[S-2 ]

2’0.10-52

Sulfuro de cobre (II)

CuS

[Cu+2].[S-2 ]

8’5.10-36

Sulfuro de cobalto (II)

CoS

[Co+2].[S-2 ]

8’0.10-22

Sulfuro de plata

Ag2S

[Ag+]2.[S-2 ]

1’6.10-49

 

 

 

 

Hidróxidos

 

 

 

Hidróxido de aluminio

Al(OH)3

[Al+3].[OH-]3

2’0.10-33

Hidróxido de hierro (III)

Fe(OH)3

[Fe+3].[OH-]3

1’1.10-36

Hidróxido de hierro (II)

Fe(OH)2

[Fe+2].[OH-]2

1’6.10-14

Hidróxido de manganeso (II)

Mn(OH)2

[Mn+2].[OH-]2

4’0.10-14

Hidróxido de cinc

Zn(OH)2

[Zn+2].[OH-]2

1’8.10-14

Hidróxido de plata

Ag(OH)

[Ag+].[OH-]

1’0.10-8

 

 

 

 

Cromatos

 

 

 

Cromato de bario

BaCrO4

[Ba+2].[CrO4-2]

2’4.10-10

Cromato de plata

Ag2CrO4

[Ag+]2.[CrO4-2]

1’2.10-12

 

 

 

 

Sulfatos

 

 

 

Sulfato de bario

BaSO4

[Ba+2].[SO4-2]

1’0.10-10

Sulfato de calcio

CaSO4

[Ca+2].[SO4-2]

2’0.10-4

 

 

 

 

Carbonatos

 

 

 

Carbonato de calcio

CaCO3

[Ca+2].[CO3-2]

1’0.10-8

Carbonato de magnesio

MgCO3

[Mg+2].[CO3-2]

2’6.10-5

Carbonato de plomo (II)

PbCO3

[Pb+2].[CO3-2]

3’3.10-14

 

 

 

 

 

Es importante resaltar que los equilibrios heterogéneos son dinámicos, es decir, que con la misma velocidad que el sólido se disuelve, los iones en disolución interaccionan para volver a dar el sólido precipitado. A diferencia del equilibrio homogéneo, la adición de más sólido no causa cambio alguno en la concentración de los iones en solución, ya que al estar la disolución saturada, todo lo que añadamos de sólido, al no poderse disolver, precipitará directamente.

El producto de solubilidad de una determinada sustancia nos puede servir para averiguar si en unas determinadas condiciones se va a formar un precipitado o no. Por ejemplo, dada la reacción:

 

AxBy (s)                x A+y + y B-x              Kps = [A+y]x . [B-x]y

   
   
  • si [A+y]x . [B-x]y > Kps

las concentraciones de los iones deberán disminuir, de manera que, habrá precipitación hasta que la disolución quede saturada.

   
  • si [A+y]x . [B-x]y = Kps

 

no hay precipitación, pero la disolución está saturada, está en el límite para que no haya precipitación.

   
  • si [A+y]x . [B-x]y < Kps

 

no hay precipitación, pudiendo albergar la disolución más cantidad de soluto, es decir, no está saturada.

 

Vamos a ver un ejemplo:

Se mezclan volúmenes iguales de una disolución 0'002 M de TiNO3 y 0'004 M de NaI. ¿Se obtendrá TiI precipitado?.

Kps (TiI) = 8'9 10-8

como las disoluciones que mezclamos son de sales totalmente solubles, la concentración de los iones en la disolución resultante será la mitad ya que al mezclar volúmenes iguales, el volumen total será el doble, es decir:

 

[Ti+].[I-] = 0'001 .0'002 = 2.10-6 mol²/litro²

 

a este producto de concentraciones, guardando la misma estructura que el producto de solubilidad, pero que no contiene los valores de las concentraciones en el equilibrio, se le denomina producto iónico. Como dicho producto iónico es mayor que el producto de solubilidad del TiI, sí se producirá precipitado hasta que las concentraciones en disolución se igualen a la solubilidad de dicho compuesto.

Conociendo el producto de solubilidad de una sustancia, puede calcularse su solubilidad en agua, por ejemplo:

Calcular la solubilidad del AgI en agua sabiendo que su producto de solubilidad es 8'5.10-17:

    AgI (s) Ag+ (ac) + I- (ac)
inicio (M)   c   0   0
equilibrio (M)   c - s   s   s

 

donde "s" son los moles/litro de la sal que se han disuelto, es decir, su solubilidad. El AgI se irá disolviendo hasta que el producto de los iones en disolución sea igual al producto de solubilidad:

Kps = 8'5 10-17 = [Ag+].[I-] = s.s = s²

luego:              

s =   9'2 10-9   moles/litro

por otro lado, como es obvio, también conociendo la solubilidad de un determinado compuesto iónico, se podrá calcular su producto de solubilidad.