Este documento explica las reacciones de precipitación, definiendo la solubilidad y las disoluciones saturadas y sobresaturadas. Describe el producto de solubilidad y cómo se calcula a partir de la constante de equilibrio para una sal que se disuelve. Explica cómo afecta un ión común a la solubilidad y la relación entre solubilidad y producto de solubilidad. Incluye ejemplos y ejercicios de cálculo de concentraciones iónicas y determinación de qué sal precipitará primero.

1. QUÍMICA BACHILLERATO
REACCIONES DE PRECIPITACIÓN
Por
Francisco Magaña Carmona
Profesor de IES

2. REACCIONES DE PRECIPITACIÓN. SOLUBILIDAD
Definimos solubilidad a la máxima cantidad de una sustancia, soluto,
que se disuelve en una cantidad determinada de disolvente para dar lo
que llamamos una disolución saturada. Si el soluto es sólido y el
disolvente líquido en la disolución saturada ha de existir sólido en el
fondo del recipiente. De modo que los iones de la disolución están en
equilibrio dinámico con los de la fase sólida.
Cuando la cantidad de soluto
disuelto es inferior a su
solubilidad, la disolución se
llama diluida
A veces se preparan
disoluciones que contienen
una cantidad de soluto supe-
rior a su solubilidad. Son las
soluciones sobresaturadas,
que son inestables.

3. PRODUCTO DE SOLUBILIDAD
Si echamos una sal poco soluble, como el SrCrO4 en H2O la disolución va
adquiriendo color amarillo debido a que algo de SrCrO4 se disuelve dándose
el equilibrio heterogéneo:
SrCrO4(s)  Sr2+(aq) + CrO4
2- (aq)
y los iones CrO4
2- de la solución absorben luz visible de λ=370 nm y
producen el color amarillo de la disolución.
Para calcular las concentraciones de Sr2+ y CrO4
2- en el equilibrio
heterogéneo SrCrO4(s) Sr2+(aq) + CrO4
2-(aq) hacemos uso de
la constante de equilibrio:
[Sr2+] [CrO4
2-]
K =
[SrCrO4(s)]
Y como la concentración de un sólido puro es constante, al multiplicarla
por K obtenemos una nueva constante que llamamos Producto de
Solubilidad PS:
K [SrCrO4(s)] = PS = [Sr2+(aq)][CrO4
2-(aq)] = 3,6.10-5 a 25ºC

4. El PS de una sal es igual al producto de las concentraciones de los
iones que origina, calculadas en el equilibrio, y elevada cada una de
ellas a una potencia igual a su coeficiente estequiométrico en la
ecuación de disolución.
Ejemplos:
PbCl2(s)  Pb2+ (aq) + 2Cl- (aq) PS = [Pb2+(aq)] [Cl-(aq)]2 =1,7.10-5
Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO4
2-(aq) PS=[Ag+(aq)]2[CrO4
2-(aq)]=1,9.10-12
Ag3PO4(s)3Ag+(aq)+PO4
3-(aq) PS=[Ag+(aq)]3[PO4
3-(aq)] = 1,8.10-5
AgCl(s)  Ag+(aq) + Cl-(aq) PS=[Ag+(aq)] [Cl-(aq)] = 2,8.10-10

5. Sea el equilibrio heterogéneo: AmBn(s)  mAn+ (aq) + nBm- (aq)
En el que la sal poco soluble AmBn se encuentra en equilibrio con sus iones
An+ y Bm- que están en solución acuosa. Si se disuelven “s” moles/L de
AmBn se obtienen “ms” mol/L de iones An+ y “ns” mol/L de iones Bm- .
Luego el Producto de Solubilidad viene expresado por:
PS = [An+ (aq)]m . [Bm- (aq)]n = (ms)m . (ns)n = (m)m. (n)n . (s)m+n
EFECTO DEL ION COMÚN
El valor del PS depende exclusivamente de la temperatura como toda
constante de equilibrio. Si establecido el equilibrio
Ag2CrO4(s)  2Ag+(aq) + CrO4
2-(aq),
añadimos K2CrO4 ,al aumentar la [CrO4
2-] de acuerdo con el principio de Le
Chatelier el equilibrio se desplazará hacia la izquierda, precipitando algo de
Ag2CrO4 de modo que, en el nuevo equilibrio que se alcanza hay menos
cantidad de Ag2CrO4 disuelto. El descenso de solubilidad de una sal
originado al añadir un ion común se llama EFECTO DEL ION COMÚN.
RELACIÓN ENTRE SOLUBILIDAD Y PRODUCTO DE SOLUBILIDAD

6. En una disolución la [Ag+]=0,1 mol/L y la [CrO4
2-]=2.10-10 mol/L,
existiendo Ag2CrO4 sólido en el fondo del recipiente.
a) Calcula el PS del Ag2CrO4.
Tenemos el equilibrio heterogéneo:
Ag2CrO4(s)2Ag+(aq)+CrO4
2-(aq) cuyo PS es:
PS=[Ag+(aq)]2[CrO4
2-(aq)]=(0,1)2.(2.10-10) = 2.10-12
b) Calcula la solubilidad del cromato de plata en agua pura
Concentraciones en mol/L Ag2CrO4(s) 2Ag+(aq) CrO4
2-(aq)
Concentraciones iniciales 0 0
Concentraciones en el equilibrio 2s s
Haciendo uso de la expresión del PS: PS=[Ag+(aq)]2[CrO4
2-(aq)]=2.10-12
Tenemos: (2s)2.(s) = 2.10-12 luego 4s3=2.10-12 y despejando s obtenemos
que s=7,9.10-5 mol/L
EJERCICIO

7. EJERCICIO
El PS del sulfato de plomo (II), a 25ºC, es igual a 2.10-8 . Calcular la
concentración de iones Pb2+ en una disolución en la que existe una
concentración de sulfato de sodio de 0,142 g/L.
Datos: Masas atómicas: S = 32 ; O = 16 ; Na = 23
Expresaremos la concentración de Na2SO4 en mol/L:
g 1 mol
0,142 -----. ------- = 10-3 mol/L
L 142 g
Y como Na2SO4->2Na++SO4
2-, la [Na+]=2.10-3 y la [SO4
2-]=10-3 mol/L
Concentraciones en mol/L PbSO4(s) Pb2+(aq) SO4
2-(aq)
Concentraciones iniciales 0 10-3
Concentraciones en el equilibrio s 10-3+s
PS=[Pb2+(aq)][SO4
2-(aq)]=(s).(10-3+s)= 2.10-8 y de aquí [Pb2+]=s=2.10-5 mol/L

8. EJERCICIO
Se añade cloruro de calcio a una disolución acuosa que contiene iones
fluoruro e iones carbonato, ambos en concentración 2.10-4 M ¿Qué sal
precipitará primero?
Datos: PS(CaF2) = 1,7.10-10 PS(CaCO3) = 4,7.10-9
[Ca2+] precisa para que se inicie la precipitación del Ca2+ como CaF2 :
PS=[Ca2+(aq)][F-(aq)]2=1,7.10-10;[Ca2+]=1,7.10-10/(2.10-4)2=4,25.10-3mol/L
[Ca2+] precisa para que se inicie la precipitación del Ca2+ como CaCO3 :
PS=[Ca2+(aq)][CO3
2-(aq)]=4,7.10-9;[Ca2+]=4,7.10-9/2.10-4=2,35.10-5 mol/L
Precipitará primero el CaCO3 ya que requiere menor concentración de Ca2+

9. BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS
-Química 2º Bachillerato, Ciencias de la Naturaleza y de la Salud, de autores
Dulce María Andrés Cabrerizo, José Luis Antón Bozal y Javier Barrio Pérez, de
la Editorial Editex, de ISBN: 84-9771-066-5