Equilibrios de solubilidad

La palabra «producto de solubilidad» se refiere a sales solubles de bajo costo. Es el mayor producto de la concentración molar de los iones (elevados a sus potencias apropiadas) producidos por la disociación del compuesto. El producto de solubilidad es constante a cualquier temperatura dada. Cuanto menor sea el valor del producto de solubilidad, menor será la solubilidad, y cuanto mayor sea el valor del producto de solubilidad, mayor será la solubilidad.

Constante del producto de solubilidad

La constante del producto de solubilidad es la constante de equilibrio para la disolución de una sustancia sólida en una solución acuosa. Está representado por el símbolo K _sp . El producto de solubilidad es un tipo de constante de equilibrio cuyo valor varía con la temperatura. K _sp normalmente aumenta a medida que aumenta la temperatura debido a una mayor solubilidad. 

La solubilidad se define como la capacidad de una sustancia conocida como soluto para disolverse en un solvente y crear una solución. La solubilidad de las sustancias iónicas en agua (que se disocian para formar cationes y aniones) varía mucho. 

Algunas sustancias son altamente solubles y pueden incluso absorber la humedad del ambiente, mientras que otras son bastante insolubles.

Importancia del producto de solubilidad

• La entalpía de red de la sal y la entalpía de solvatación de los iones en la solución son los elementos más críticos para determinar la solubilidad.
• Cuando una sal se disuelve en un solvente, las fuertes fuerzas de atracción del soluto deben ser contrarrestadas por interacciones entre los iones y el solvente (entalpía reticular de sus iones).
• La entalpía de solvatación de iones siempre es negativa, lo que indica que se libera energía durante el proceso.
• La entalpía de solvatación, o la cantidad de energía liberada durante la solvatación, está determinada por la composición del solvente.
• Debido a que los solventes no polares tienen una entalpía de solvatación baja, esta energía es insuficiente para superar la entalpía de red.
• Como resultado, las sales no se pueden disolver en disolventes no polares. Como resultado, para que la sal se disuelva en un solvente, su entalpía de solvatación debe ser mayor que su entalpía de red.
• Efecto de la temperatura sobre la solubilidad: podemos aumentar la solubilidad de un soluto aumentando su temperatura. El agua generalmente disuelve los solutos a 20° C o 100° C. Al aumentar la temperatura, las sustancias sólidas o líquidas solubles pueden licuarse por completo. Sin embargo, en el caso de las sustancias gaseosas, la temperatura tiene un efecto inverso sobre la solubilidad, lo que significa que a medida que aumenta la temperatura, los gases se expanden y escapan de su solvente.

Solubilidad de líquidos en líquidos

• Excepto por unas pocas excepciones, el agua es conocida como un solvente universal porque disuelve prácticamente todos los solutos. La solubilidad de una sustancia puede verse afectada por una variedad de factores. La solubilidad es la producción de nuevos enlaces entre las moléculas de soluto y las moléculas de disolvente. 
• En términos de cantidad, la solubilidad es la mayor concentración de soluto que se disuelve en una concentración conocida de solvente a una temperatura determinada. Según la concentración a la que se disuelven en un solvente, los solutos se clasifican como altamente solubles, escasamente solubles o insolubles. 
• Se dice que un soluto es soluble si se puede disolver en 100 ml de disolvente a una concentración de 0,1 g o superior. Aunque se sabe que una concentración de menos de 0,1 g en el disolvente es escasamente soluble. Como resultado, se entiende bien que la solubilidad es una declaración cuantitativa articulada por la unidad gramo/litro (g/L).
• La solubilidad se puede utilizar para crear una variedad de soluciones. Una solución saturada es aquella en la que una cantidad particular de soluto es completamente soluble en un solvente a una temperatura dada. Una solución sobresaturada, por otro lado, es aquella en la que una cierta cantidad de soluto se disuelve a la misma temperatura y el soluto comienza a salarse o precipitarse.

Ejemplos de preguntas

Pregunta 1: ¿Cuál es la diferencia entre la solubilidad y la constante del producto de solubilidad?

Responder: 

La solubilidad de una sustancia en un solvente es la cantidad total de soluto que se puede disolver en el solvente en equilibrio. La constante del producto de solubilidad, por otro lado, es una constante de equilibrio que ofrece información sobre el equilibrio entre el soluto sólido y sus iones constituyentes que se disocian en la solución.

Pregunta 2: ¿Cuál es la constante del producto de solubilidad del cloruro de calcio?

Responder: 

CaCl2 es la fórmula química del cloruro de calcio. Una molécula de cloruro de calcio se disocia en un catión de calcio y dos aniones de cloruro cuando se disuelve en líquidos polares. Esta reacción de equilibrio se ilustra a continuación.

CaCl2 ⇌ Ca2 ^{+ +} 2Cl ^–

Como resultado, la constante del producto de solubilidad se puede escribir como:

K _sp = [Ca ²⁺ ][Cl ^– ] ²

Pregunta 3: ¿Qué factores afectan el valor de Ksp?

Responder: 

Algunos parámetros clave que influyen en la constante del producto de solubilidad son:

1. El efecto de los iones comunes (la presencia de un ion común reduce el valor de K _sp ).
2. El efecto de la diversidad de iones (si los iones de los solutos son poco comunes, el valor de K _sp será alto).
3. Los pares de iones están presentes.

Pregunta 4: ¿Cómo se relaciona la solubilidad con la concentración? ¿Por qué es importante conocer la solubilidad de una sustancia?

Responder: 

La cantidad de soluto que se puede disolver en una determinada cantidad de disolvente a una determinada temperatura se denomina solubilidad. La concentración de una solución es la cantidad de soluto en una determinada cantidad de solución. Una solución diluida tiene una baja concentración de soluto. La solubilidad determina cómo los químicos se disuelven entre sí. El soluto es el material que se disuelve en el otro, y el solvente es la sustancia en la que se disuelve. Estos factores pueden acelerar o ralentizar la tasa de solubilidad de ciertos compuestos.

Pregunta 5: ¿Los gases también se disuelven en agua y podemos llamarlos también Soluto?

Responder:

El agua es un excelente solvente que abunda en la Tierra. Es soluble en una amplia gama de sustancias. Todo el mundo está familiarizado con los compuestos de estado sólido que pueden disolverse en agua. Sorprendentemente, varias sustancias químicas que existen naturalmente en estado gaseoso también se disuelven en agua. El dirust de canon es un gas muy conocido para este propósito y se utiliza ampliamente en la fabricación de agua con gas o refrescos. El oxígeno también es soluble en agua en pequeños niveles, pero es fundamental para el sistema vivo que soportan todos los cuerpos de agua. Otro gas conocido que se disuelve en agua es el amoníaco.