REACCIONS DE PRECIPITACIÓREACCIONS DE PRECIPITACIÓ

Importància dels equilibris de precipitació

Equil ibris de precipitació o solubil i tatp.ex.: AgCl (s) ↔ Ag+ (aq) + Cl- (aq)

• Als temes treballats TOTES les espècies que intervenen als equilibris eren: – gasos – dissolucions aquoses – líquids purs (el valor de la seva concentració està inclos a la

Kc)

• Però hi ha molts equilbris on apareixen també sòlids.– Aquests NO surten a l’expressió de Kc, donat que la seva

concentració té un valor constant.

– Pex. CaCO3 (s) ⇔ CuO (s) + CO2 (g)

– Kc= [CO2]

Equil ibris heterogenis

• Són reaccions en les quals dos ions interaccionen per formar un sòlid que PRECIPITA.

– Pex. Què passa quan es mesclen dues solucions que contenen?

• solució 1: K2CrO4

• solució 2: AgNO3

– 2 Ag+ (aq) + CrO4-2 (aq) ⇔ Ag2 CrO4 (s) ↓

Reaccions de precipitació

CONCEPTES BÀSICS.

vdissoluc = vcristalitz ⇒ Equilibri

Dissolució saturada: Aquella que conté la màxima quantitatde solut que pot dissoldre’s en una determinada quantitat dedissolvent a una certa temperatura.

Solubilitat d’un solut en un cert dissolvent: Quantitat desolut necessària per a formar una dissolució saturada en unaquantitat determinada de dissolvent.

⇓Màxima quantitat de solut que es pot dissoldre en unaquantitat fixa de dissolvent.

[p.ex. NaCl en aigua a 0ºC ⇒ s = 35.7 g per 100 mL aigua]

Si dissolem menys quantitat⇓

dissolució no saturadas

grams solut / 100 mL dissolventgrams solut / L dissoluciómols solut / L dissolució (Molar)

Sòlidsiònics

cristal⋅lins

• Solubles (s ≥ 2⋅10-2 M)• Lleugerament solubles (10-5 M < s < 2⋅10-2 M)• Insolubles (s ≤ 10-5 M)

PbI2 (s) ↔ Pb2+ (aq) + 2 I- (aq)

• Dinàmic• Heterogeni• Reacció directa: dissolució• Reacció inversa: precipitació

[ Equilibris de solubilitat]

[ Equilibris de precipitació]

Reaccions de precipitació: Aquelles quedonen com a resultat la formació d’unproducte insoluble.

Precipitat: Sòlid insoluble que es formaper una reacció en dissolució.

PRODUCTE DE SOLUBILITAT ..

AgCl (s) ↔ Ag+ (aq) + Cl- (aq) KPS = [Ag+][Cl-]

[Concentracions en l’equilibri]

Producte desolubilitat

Bi2S3 (s) ↔ 2 Bi3+ (aq) + 3 S2- (aq)

KPS = [Bi3+]2 [S2-]3

Relació entre la solubilitat i el producte de solubilitat:

AgCl (s) ↔ Ag+ (aq) + Cl- (aq)

[ ]o − −[ ]eq s s

KPS = [Ag+][Cl-] = s2

PSKs =

KPS = (2s)2 (3s)3 5 PS

108

Ks =

Si KPS ↑ ⇒ s ↑

Com saber si es formarà precipitat?

Mesclem dues solucions que contenen dos ions quepoden formar una sal insoluble.

Q = KPS ⇒ Equilibri: solució saturada

Q > KPS ⇒ Es desplaça cap a l’esquerra: precipita

Q < KPS ⇒ No precipita: solució no saturada.

FACTORS QUE AFECTEN A LA SOLUBILITAT.

Efecte de la temperatura.

Afecta a KPS, ja que és una constant d’equilibri.

• Si ∆Hºdis > 0 (endotèrmica) ⇒ T ↑ KPS ↑ s ↑

• Si ∆Hºdis < 0 (exotèrmica) ⇒ T ↑ KPS ↓ s ↓

AB (s) ↔ A+ (aq) + B- (aq) ∆Hºdis = ?

Si afegim més dissolvent la concentració disminuirà i segons Le Chatellier l’equilibri s’intentarà compensar dissolent precipitat.

Pex. FeS⇔Fe2+ + S-2

Com disminuirà la concentració dels ions ferro i sofre el sulfur de ferro precipitat es dissoldrà en part o tot.

Efecte del dissolvent ..

Efecte de l ’ ió comú.

La solubilitat d’un compost iònic poc soluble disminueix en presència d’un segon solut que proporciona un ió comú.

PbI2 (s) ↔ Pb2+ (aq) + 2 I- (aq) KI (s) → K+ (aq) + I- (aq)

Ió comú

s (PbI2 en aigua) = 1.2⋅10-3 Ms (PbI2 en una dissolució 0.1 M de KI) = 7.1⋅10-7 M

Es produeix quan es mesclen dissolucions que contenen compostos iònics dissolts.

S’ha de comprovar si els ions mesclats poden o no formar nous precipitats.

Pex. Si barregem : dissolució 1 ZnS + dissolució 2 de Pb(NO3)2

Hem de comprovar si es formen algun d’aquests compostos:-Zn(NO3)2 no es formarà, tots els nitrats són molt

solubles

- PbS

Efecte salí.

Efecte del pH.

Mg(OH)2 (s) ↔ Mg2+ (aq) + 2 OH- (aq)

Si el pH es fa més àcid ⇒ menor [OH-] ⇒ ⇒ l’equilibri es desplaça cap a la dreta ⇒ major solubilitat.

Aquest efecte ocorre en totes les sals l’anió de les qualspresenta caràcter bàsic.

CaF2 (s) ↔ Ca2+ (aq) + 2 F- (aq)

F- (aq) + H+ (l) ↔ HF (aq)

La solubilitat de les sals que contenen anions bàsics augmentaa mesura que el pH disminueix.

Aplicació: Formació de càries

Esmalt dental: hidroxiapatita

Ca10(PO4)6(OH)2 (s) ↔ 10 Ca2+ (aq) + 6 PO43- (aq) + 2 OH- (aq)

Si s’afegeix F- es forma fluoroapatita: Ca10(PO4)6F2 (s) que resisteixmillor l’atac dels àcids.

Altres fenòmens: * Pluja àcida: dissol CaCO3 de monuments * CO2 de la respiració: deteriorament d’estalactites i estalagmites

■ És un dels mètodes utilitzats per eliminar ions de les solucions.

■ Pex. Eliminació del crom de les aigües residuals. El Cr és un metall molt tòxic que s’ha d’eliminar a les depuradores abans que entri a la fase biològica.

■ Ex. Volem separar [S-2]=1.10-2 i [CO3-2]=1.10-2

■ Podem afegir el catió Fe2+ donat que els Kps són molt diferents

■ Kps FeS= 1.10-19 ■ Kps Fe CO3=2.1 . 10 -11

PRECIPITACIÓ FRACCIONADA

■ Podem calcular la quantitat de [Fe+2]=que serà necessarìa perque comenci a precipitar cada un dels anions que volem separar

a) Kps FeS= 1.10-19

[Fe+2]= 1.10-19 / 1.10-2 =1.10-17M

Quan la concentració de ferro arriba a 1.10 –17 començarà la precipitació del sulfur de ferro (II)

b)Kps Fe CO3=2.1 . 10 –11

[Fe+2]= 2.1 . 10 –11/ 1.10-2 =2.1 . 10–9M

Quan la concentració de ferro arriba a 2.1 . 10–9M

començarà la precipitació del carbonat de ferro (II)

1.10-17M 2.1 . 10–9M[Fe+2]

No precipitacap

precipita el FeS

Precipiten tots dos

Els ions metàl⋅lics poden actuar com a àcids de Lewis. La unió d’un ió metàl⋅lic amb una (o més) bases de Lewis es coneix com a ió complex.

Ag+ (aq) + 2 NH3 (aq) ↔ Ag(NH3)2+ (aq)

Ió complex

Diaminplata

p.ex.: L’addició d’NH3 té un efecte espectacular sobre la solubilitat del AgCl, la qual s’incrementa molt.

AgCl (s) ↔ Ag+ (aq) + Cl- (aq)

FORMACIÓ D’IONS COMPLEXOS

Precipitat AgCl (s)

Dissolució saturada: Ag+(aq) i Cl- (aq)Dissolució

Ag(NH3)2+ (aq) i Cl- (aq)