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La solubilidad es un término que se refiere a lo que ocurre cuando un compuesto sólido se disuelve completamente en un líquido sin que quede ninguna partícula flotando. Los compuestos con la mayor solubilidad son los iónicos (es decir, los compuestos que tienen una carga eléctrica). Para saber cuáles de ellos se disolverán en agua y cuáles no, basta con memorizar unas cuantas reglas. También debes tener en cuenta que, por lo general, una determinada cantidad de un compuesto siempre llega a disolverse en un líquido independientemente de que puedas verlo o no. Por tanto, en el caso de experimentos que requieran un mayor nivel de precisión, quizás debas tener un método para calcular esta cantidad.
Pasos
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Aprende sobre los compuestos iónicos. Los átomos contienen cada uno una cantidad determinada de electrones. Sin embargo, existen ocasiones en las que atraen o pierden a uno o más electrones de más, lo que los convierte en iones , es decir, átomos con una carga eléctrica. Esta puede ser negativa (cuando tienen uno o más electrones adicionales) o positiva (cuando pierden uno o más electrones), y los iones de cargas opuestas tienden a atraerse unos a otros como los polos opuestos de un imán, creando un compuesto iónico.
- A los iones que tienen cargas negativas se les conoce como aniones y a los que tienen cargas positivas se les conoce como cationes .
- Los átomos regulares contienen la misma cantidad de protones y electrones de forma que su carga general sea neutra.
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Comprende el concepto de solubilidad. La estructura de las moléculas de agua (H 2 O) es bastante inusual, por lo que puede asemejarse a un imán en el sentido de que tiene una carga positiva en un extremo y una negativa en el otro. Por tanto, estos "imanes" rodean a los compuestos iónicos con la intención de separar los iones negativos de los positivos. Los compuestos iónicos cuya unión no sea lo suficientemente fuerte son los que se consideran solubles , ya que las moléculas de agua pueden separarlos y disolverlos con facilidad. En cambio, los compuestos con enlaces más fuertes son los que se consideran insolubles , ya que las moléculas de agua no logran separarlos. [1] X Fuente de investigación
- Los enlaces internos de algunos de estos compuestos tienen una fuerza similar a la que ejerce el agua sobre ellos. A estos compuestos se les considera ligeramente solubles y el agua podrá separar a una determinada cantidad de moléculas pero no a todas.
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Aprende las reglas de la solubilidad. Los átomos tienen interacciones muy complejas entre unos y otros, por lo que no siempre es fácil determinar los compuestos que serán o no solubles. Por ejemplo, de la lista que figura a continuación, investiga el comportamiento habitual de uno de los iones de cada compuesto y luego investiga las excepciones para averiguar si es que el otro ion del compuesto suele interactuar de una forma inusual.
- En el caso del cloruro de estroncio (SrCl 2 ), busca las características de estos iones en el siguiente paso. Como el ion de cloruro suele ser soluble, revisa la información sobre las excepciones. Dado que el ion de estroncio no figura como una de ellas, el compuesto SrCl 2 debería ser soluble.
- En los siguientes pasos, verás que, debajo de cada regla figuran sus excepciones más comunes. Si bien esas no son todas las excepciones que existen, no es necesario aprenderlas todas en este momento, ya que es poco probable que tengas que lidiar con ellas en el contexto de una clase de química regular o de un laboratorio.
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Los compuestos solubles son los que contienen metales alcalinos, como los iones Li + , Na + , K + , Rb + y Cs + , los cuales se forman a partir de los elementos del grupo IA: litio, sodio, potasio, rubidio y cesio. Los compuestos que contengan cualquiera de estos iones suelen ser solubles.
- Excepción: el compuesto Li 3 PO 4 es insoluble.
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Los compuestos que contengan los siguientes iones son solubles: NO 3 - , C 2 H 3 O 2 - , NO 2 - , ClO 3 - y ClO 4 - . A estos se les llama nitrato, acetato, nitrito, clorato y perclorato, respectivamente. Asimismo, el acetato suele abreviarse como OAc. [2] X Fuente de investigación
- Excepciones: los compuestos Ag(OAc) (acetato de plata) y Hg(OAc) 2 (acetato de mercurio) son insolubles.
- Los compuestos AgNO 2 - y KClO 4 - solo son "ligeramente solubles".
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Los compuestos que contengan los iones Cl - , Br - e I - suelen ser solubles. Estos iones, llamados cloruro, bromuro y yoduro, respectivamente, suelen formar compuestos solubles llamados sales halógenas.
- Excepción: la combinación de cualquiera de estos iones con los iones Ag + (plata), Ag 2 2+ (mercurio) o Pb 2+ (plomo) produce compuestos insolubles. Esto también aplica para los compuestos menos comunes que estos iones forman con los iones Cu + (cobre) y Tl + (talio).
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Los compuestos que contengan el ion SO 4 2- suelen ser solubles. A este ion se le llama sulfato y suele formar compuestos solubles (salvo ciertas excepciones).
- Excepciones: el ion de sulfato forma compuestos insolubles al combinarse con los iones Sr 2+ (estroncio), Ba 2+ (bario), Pb 2+ (plomo), Ag + (plata), Ca 2+ (calcio), Ra 2+ (radio) y Ag 2 2+ (plata diatómica). Sin embargo, debes tener en cuenta que el sulfato de plata y el sulfato de calcio suelen poder disolverse lo suficiente como para que se consideren compuestos ligeramente solubles.
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Los compuestos que contengan los iones OH - o S 2- (hidróxido y sulfuro, respectivamente) son insolubles.
- Excepciones: estos iones de todas formas crean compuestos solubles al formar enlaces con los iones de los metales alcalinos (es decir, los metales del grupo IA) Li + , Na + , K + , Rb + y Cs + . Asimismo, el ion hidróxido puede combinarse con los iones alcalinotérreos del grupo IIA, Ca 2+ (calcio), Sr 2+ (estroncio) y Ba 2+ (bario), para formar sales solubles. Sin embargo, debido a que a los iones de hidróxido y los iones alcalinotérreos apenas los une una cantidad suficiente de moléculas, suelen considerarse "ligeramente solubles".
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Los compuestos que contengan los iones CO 3 2- o PO 4 3- son insolubles. De hecho, si investigas el comportamiento de los iones de carbonato y fosfato, verás que siempre forman compuestos insolubles.
- Excepciones: estos iones pueden formar compuestos solubles con los iones de los metales alcalinos (es decir, Li + , Na + , K + , Rb + y Cs + ) y con el ion NH 4 + (amonio).
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Busca el valor del producto de solubilidad K ps . Este difiere según cada compuesto, por lo que siempre es necesario revisar un cuadro con los diferentes valores ya sea en tu libro de texto o en línea . Sin embargo, ten en cuenta que estos valores se obtienen por medio de experimentos, por lo que cada cuadro que encuentres podría tener valores ampliamente diferentes. Por esta razón, lo mejor es ceñirte al cuadro que encuentres en tu libro de texto, si lo tienes. También es importante recordar que la mayoría de los cuadros de valores asumen una temperatura de trabajo de 25 °C (77 ºF).
- Por ejemplo, para disolver el yoduro de plomo (PbI 2 ), debes anotar el valor de la solubilidad del producto. En el cuadro que se encuentra en esta página , el valor figura como 7,1×10 –9 .
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Escribe la ecuación química. Sin embargo, para ello debes determinar en cuáles iones se dividirá el compuesto al disolverse. Luego, escribe el valor de K ps a un lado de la ecuación y, del otro lado, los iones que conforman el compuesto en cuestión.
- Por ejemplo, la molécula PbI 2 se dividirá en los iones Pb 2+ , I - e I - . Por tanto, como la carga total del compuesto es neutra, solo tendrás que saber la carga de uno de los iones para calcular la carga de los otro.
- Escribe la ecuación: 7,1×10 –9 = [Pb 2+ ][I - ] 2 .
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Reformula la ecuación para trabajar con variables. Una vez que tengas la ecuación, puedes reformularla de forma que parezca un problema de álgebra común. Esto es fácil si sabes la cantidad de moléculas e iones involucrados. Para ello, dispón el problema de forma que x sea igual a la cantidad del compuesto que se disolverá y reorganiza las variables que representen las cantidades de cada ion de forma que estén en función de x .
- Siguiendo el ejemplo anterior, deberíamos escribir la ecuación como 7,1×10 –9 = [Pb 2+ ][I - ] 2 .
- El compuesto contiene únicamente un ion de plomo (Pb 2+ ), por lo que la cantidad de moléculas de este compuesto que se disolverán será igual a la cantidad de iones de plomo. Es decir, [Pb 2+ ] puede reescribirse como igual a x .
- Por cada ion de plomo, el compuesto tiene dos iones de yodo (I - ), por lo que esta cantidad puede reescribirse como 2 x .
- Ahora, la ecuación se verá así: 7,1×10 –9 = ( x )(2 x ) 2 .
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Toma en cuenta los iones comunes. Si el compuesto va a disolverse en agua pura, puedes omitir este paso. Sin embargo, si va a disolverse en una solución cuyos componentes sean uno o más de los iones del compuesto (lo que se conoce como un "ion común"), esto disminuye en gran medida la solubilidad. [3] X Fuente de investigación A esto se le conoce como el efecto del ion común y suele observarse en los compuestos en su mayoría insolubles. En estas situaciones, se puede asumir que la gran mayoría de los iones que hayan alcanzado un equilibrio provienen de la solución. Por tanto, puedes reescribir la ecuación para tomar en cuenta la concentración molar (es decir, la cantidad de moles por litro, o M) de los iones en la solución. Puedes reemplazar el valor de x de ese ion por el valor de la concentración molar. [4] X Fuente de investigación
- Siguiendo el ejemplo anterior, al disolver yoduro de plomo en una solución de una concentración de 0,2 M, lead chloride (PbCl 2 ), la ecuación podría reescribirse como 7,1×10 –9 = (0,2M + x )(2 x ) 2 . Luego, debido a que una concentración de 0,2 es mucho mayor que el valor de x , la ecuación puede volver a reescribirse como 7,1×10 –9 = (0,2M)(2 x ) 2 .
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Resuelve la ecuación. Encuentra el valor de x para encontrar la solubilidad del compuesto. La respuesta que obtendrás estará en términos de moles del compuesto que se disuelven por litro de agua. Esto se debe a la forma como se define la constante de solubilidad. Por tanto, es probable que necesites una calculadora para obtener el resultado final.
- La siguiente ecuación aplica para la solubilidad del compuesto en agua pura, no en una solución que contenga iones comunes.
- 7,1×10 –9 = ( x )(2 x ) 2
- 7,1×10 –9 = ( x )(4 x 2 )
- 7,1×10 –9 = 4 x 3
- (7,1×10 –9 ) ÷ 4 = x 3
- x = ∛((7,1×10 –9 ) ÷ 4)
- x = 1,2 x 10 -3 moles por litro . Esta es la cantidad de moles que se disolverá. Como es una cantidad muy pequeña, el compuesto es insoluble.
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Cosas que necesitarás
- tabla de valores del producto de solubilidad (K ps )
Consejos
- También puedes encontrar el valor de K ps realizando un experimento para encontrar la cantidad del compuesto que se haya disuelto. [5] X Fuente de investigación
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Advertencias
- Estos términos no tienen definiciones generalizadas, pero los químicos suelen estar de acuerdo para la mayoría de los compuestos. Sin embargo, las tablas de solubilidad podrían variar en su descripción de los compuestos más raros que contengan moléculas tanto disueltas como no disueltas.
- En algunos libros de texto más antiguos, el compuesto NH 4 OH figura como soluble, pero esto no es correcto. Lo que ocurre es que se detectan pequeñas cantidades de los iones NH 4 + y OH - , pero esto no es suficiente como para formar un compuesto. [6] X Fuente de investigación
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Referencias
- ↑ http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch18/soluble.php
- ↑ http://www.chem.sc.edu/faculty/morgan/resources/solubility/
- ↑ http://catalog.flatworldknowledge.com/bookhub/4309?e=averill_1.0-ch17_s01#
- ↑ http://chemwiki.ucdavis.edu/Physical_Chemistry/Equilibria/Solubilty/Common_Ion_Effect
- ↑ https://www.youtube.com/watch?v=ywOStvnBYTo
- ↑ http://www.chemteam.info/Equations/Solubility-Table.html
- https://www.youtube.com/watch?v=5vZE9K9VaJI
- http://www.chemteam.info/Equations/Solubility-Table.html
- http://www.chem.sc.edu/faculty/morgan/resources/solubility/ (fuentes principales para determinar la solubilidad de un compuesto)
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