Flashcards: Solubilitat i equilibris de precipitació

Totes les targetes del tema

Per fer-hi una ullada ràpida o repassar-les en paper.

1. 1. Què vol dir que una dissolució d'una sal poc soluble és saturada?

   Que ja no admet més sal a aquella temperatura: el sòlid del fons i els ions dissolts estan en equilibri dinàmic (se'n dissol tant com en precipita).

2. 2. Què és la solubilitat $s$ d'una sal?

   La concentració de sal dissolta en la dissolució saturada, en $\mathrm{mol/L}$ o en $\mathrm{g/L}$. Passes de l'una a l'altra multiplicant o dividint per la massa molar.

3. 3. Què és el producte de solubilitat $K_s$?

   La constant de l'equilibri de dissolució d'una sal poc soluble: el producte de les concentracions dels ions en equilibri, cadascuna elevada al seu coeficient. El sòlid no hi apareix.

4. 4. Escriu l'equilibri de dissolució i el $K_s$ del fluorur de calci.

   $\mathrm{CaF_2(s) \rightleftharpoons Ca^{2+}(aq) + 2\,F^-(aq)}$ i $K_s = [\mathrm{Ca^{2+}}][\mathrm{F^-}]^2$: el coeficient 2 passa a exponent.

5. 5. Quina relació hi ha entre $K_s$ i $s$ en una sal de tipus $\mathrm{AB}$, com l'$\mathrm{AgCl}$?

   Cada ió té concentració $s$: $K_s = s^2$, d'on $s = \sqrt{K_s}$.

6. 6. En el $\mathrm{CaF_2}$, una sal de tipus $\mathrm{AB_2}$, com s'expressa $K_s$ en funció de $s$?

   $[\mathrm{Ca^{2+}}] = s$ i $[\mathrm{F^-}] = 2s$: $K_s = s\cdot(2s)^2 = 4s^3$. Val igual per a una sal $\mathrm{A_2B}$, com l'$\mathrm{Ag_2CrO_4}$.

7. 7. Error típic: posar $[\mathrm{Ag^+}] = s$ en una sal com l'$\mathrm{Ag_2CrO_4}$. Què és el correcte?

   Cada ió val el seu coeficient per $s$: $[\mathrm{Ag^+}] = 2s$. Després aquest $2s$ també s'eleva al quadrat dins de $K_s$.

8. 8. Pots dir sempre que la sal amb el $K_s$ més petit és la menys soluble?

   Només si les sals són del mateix tipus (totes $\mathrm{AB}$, per exemple). Si no, calcula la $s$ de cada una: el $\mathrm{CaF_2}$ té un $K_s$ més petit que el $\mathrm{BaSO_4}$, però és més soluble.

9. 9. Com fas servir el quocient de reacció $Q$ per saber si es formarà precipitat?

   Calcules $Q$ com $K_s$, però amb les concentracions del moment. Si $Q > K_s$, precipita; si $Q = K_s$, la dissolució és saturada; si $Q < K_s$, no precipita.

10. 10. Error típic: calcular $Q$ en mesclar dues dissolucions amb les concentracions de cada flascó. Què és el correcte?

    En mesclar, cada ió es dilueix en el volum total: recalcula'n la concentració amb el volum final abans de fer $Q$.

11. 11. Què és l'efecte de l'ió comú en un equilibri de solubilitat?

    Si afegeixes un ió que ja hi és, l'equilibri es desplaça cap al sòlid i la solubilitat baixa. És Le Châtelier: $K_s$ no canvia, només depèn de la temperatura.

12. 12. Com calcules la solubilitat d'una sal $\mathrm{AB}$ en una dissolució que ja conté l'ió $\mathrm{B}$ a concentració $c$?

    $K_s = s\cdot(c + s) \approx s\cdot c$, perquè $s$ és molt petita comparada amb $c$. D'aquí, $s = K_s/c$, molt menys que en aigua pura.

13. 13. Per al $\mathrm{CaF_2}$, quin ió comú fa baixar més la solubilitat, a igual concentració: el $\mathrm{Ca^{2+}}$ o el $\mathrm{F^-}$?

    El $\mathrm{F^-}$: entra al quadrat a $K_s$, i la solubilitat baixa molt més que si afegeixes la mateixa concentració de $\mathrm{Ca^{2+}}$.

14. 14. Si afegeixes més sòlid a una dissolució ja saturada, què passa amb la concentració dels ions?

    Res: el sòlid no surt a $K_s$ i la dissolució ja és saturada. Simplement queda més sòlid al fons.

15. 15. Com afecta la temperatura la solubilitat d'una sal?

    Canvia $K_s$. Si la dissolució és endotèrmica (la majoria de sals), la solubilitat augmenta en escalfar; si és exotèrmica, com la del $\mathrm{Ca(OH)_2}$, disminueix.

16. 16. Quines sals poc solubles es dissolen més en medi àcid, i per què?

    Les que tenen un anió bàsic, com $\mathrm{OH^-}$, $\mathrm{CO_3^{2-}}$ o $\mathrm{F^-}$: l'$\mathrm{H_3O^+}$ el consumeix i l'equilibri es desplaça cap a la dissolució. Amb $\mathrm{Cl^-}$, anió d'àcid fort, el pH no hi influeix.

17. 17. Per què un àcid pot dissoldre del tot el carbonat de calci (el marbre, la pedra calcària)?

    L'àcid transforma el carbonat en $\mathrm{CO_2}$, que s'escapa com a gas: l'equilibri de solubilitat es desplaça sense parar cap a la dissolució. $\mathrm{CaCO_3 + 2\,H^+ \rightarrow Ca^{2+} + CO_2 + H_2O}$.

18. 18. Com calcules el pH a partir del qual comença a precipitar un hidròxid $\mathrm{M(OH)_n}$?

    Treus $[\mathrm{OH^-}]$ de $K_s = [\mathrm{M^{n+}}][\mathrm{OH^-}]^n$ amb la concentració del catió, calcules el $\mathrm{pOH}$ i, a $25\ ^\circ\mathrm{C}$, fas $\mathrm{pH} = 14 - \mathrm{pOH}$.

19. 19. Afegeixes a poc a poc un reactiu precipitant a una dissolució amb dos ions. Quin precipita primer?

    El que arriba abans a $Q = K_s$, és a dir, el que necessita menys concentració de reactiu. Calcula-la per a cada ió: no sempre és el de $K_s$ més petit.

20. 20. En una anàlisi per precipitació, per què s'afegeix un excés de reactiu precipitant?

    Per l'efecte de l'ió comú: l'excés fa que l'ió que vols determinar quedi dissolt en una quantitat negligible i la precipitació sigui pràcticament completa.

21. 21. Per què el producte de solubilitat només es fa servir amb sals poc solubles?

    Perquè l'expressió amb concentracions només descriu bé dissolucions diluïdes. En una sal molt soluble, la dissolució saturada és massa concentrada perquè $K_s$ tingui sentit.