En química, algunos sólidos iónicos tienen baja solubilidad en agua. Parte de la sustancia se disuelve y queda un trozo de material sólido. Para calcular exactamente cuánto se disuelve, usa Ksp, la constante del producto de solubilidad, junto con una expresión derivada de la reacción de equilibrio de solubilidad de la sustancia.
Formular la reacción de solubilidad
Escribe la ecuación de la reacción de solubilidad balanceada para la sustancia que te interesa. Esta es la ecuación que describe lo que sucede cuando las partes sólidas y disueltas alcanzan el equilibrio. Para tomar un ejemplo, fluoruro de plomo, PbF2, se disuelve en iones de plomo y fluoruro en una reacción reversible:
\ text {PbF} _2 ⇌ \ text {Pb} ^ {2+} + 2 \ text {F} ^ -
Tenga en cuenta que las cargas positivas y negativas deben equilibrarse en ambos lados. También tenga en cuenta que, aunque el plomo tiene una ionización +2, el fluoruro tiene -1. Para equilibrar las cargas y tener en cuenta el número de átomos de cada elemento, multiplica el fluoruro del lado derecho por el coeficiente 2.
Formular Ksp Ecuación
Busque la constante del producto de solubilidad de la sustancia que le interesa. Los libros y sitios web de química tienen tablas de sólidos iónicos y sus correspondientes constantes de producto de solubilidad. Para seguir el ejemplo del fluoruro de plomo, el Ksp es 3,7 × 10 −8. Esta figura va en el lado izquierdo de la Ksp ecuación. En el lado derecho, separa cada ión entre corchetes. Tenga en cuenta que un ion poliatómico tendría sus propios paréntesis, no lo separa en elementos individuales. Para los iones con coeficientes, el coeficiente se convierte en una potencia, como en la siguiente expresión:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3.7 × 10 ^ {- 8} = [\ text {Pb} ^ {2 +}] [\ text {F} ^ -] ^ 2
Sustituir y resolver
La expresión anterior equipara la constante del producto de solubilidad Ksp con los dos iones disueltos, pero aún no proporciona la concentración. Para encontrar la concentración, sustituya X por cada ion, de la siguiente manera:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3.7 × 10 ^ {- 8} = (X) (X) ^ 2
Esto trata a cada ion como distinto, los cuales tienen una concentración molaridad, y el producto de esas molaridades es igual a Ksp, la constante del producto de solubilidad. Sin embargo, el segundo ion (F) es diferente. Tiene un coeficiente de 2, lo que significa que cada ión de fluoruro cuenta por separado. Para tener esto en cuenta después de la sustitución con X, coloque el coeficiente entre paréntesis:
\ text {K} _ \ text {sp} = 3.7 × 10 ^ {- 8} = (X) (2X) ^ 2
Ahora resuelve para X:
\ begin {alineado} 3.7 × 10 ^ {- 8} & = (X) (4X ^ 2) \\ 3.7 × 10 ^ {- 8} & = 4X ^ 3 \\ X & = .0021 \ text {M} \ end {alineado}
Esta es la concentración de la solución en moles por litro.
Determine la cantidad disuelta
Para encontrar la cantidad de sustancia disuelta, multiplique por litros de agua, luego multiplique por la masa molar. Por ejemplo, si su sustancia se disolvió en 500 ml de agua, 0,0021 moles por litro × 0,5 litros = 0,00105 moles. De la tabla periódica, la masa atómica promedio del plomo es 207,2 y el flúor es 19,00. Dado que la molécula de fluoruro de plomo tiene 2 átomos de flúor, multiplique su masa por 2 para obtener 38,00. La masa molar total de fluoruro de plomo es entonces de 245,20 gramos por mol. Dado que su solución tiene 0,0021 moles de sustancia disuelta, 0,0021 moles × 245,20 gramos por mol = 0,515 gramos de iones de plomo y fluoruro disueltos.
