Universidad Centroccidental “Lisandro Alvarado” Núcleo Morán Dr. Argimiro Bracamonte
QUÍMICA ANALÍTICA ESTUDIO DE SOLUBILIDAD
Ponente: Ing. Roberto González
El Tocuyo- Junio 2013
Introducción Análisis Cualitativo
¿Qué hay?
Conlleva a la ejecución de procedimientos y protocolos a nivel de Laboratorio
Química Analítica
Análisis Cuantitativo
¿En qué proporción?
Preparación de Soluciones
Es necesario recordar el concepto de soluciones
Pero, ¿Se puede agregar cualquier cantidad de soluto en un solvente específico? ¿Qué condiciones se deben tomar en cuenta para conocer la proporción adecuada entre un soluto y un solvente?
Solubilidad Se define solubilidad como la cantidad máxima de soluto que puede ser disuelto o diluido en un solvente a una temperatura específica.
Ejemplo. Solubilidad de algunos compuestos químicos a diferentes temperaturas.
Fuente: F James Holler, Douglas A Skoog, Donad M West. Química Analítica (2004)
Interacción físico-química en la Solubilidad Solvatación del NaCl.
Red cristalina del NaCl.
Nota: cuando la solvatación ocurre específicamente con agua, entonces el proceso será llamado “Hidratación”
Clasificación de las soluciones en relación a la solubilidad “S”
Solución
Insaturada Saturada Sobresaturada
Solubilidad “S” del NaCl (36 g / 100 mL de H2O) a 20°C
Solución Insaturada
Solución Saturada 36.0 g de NaCl
Solución Sobresaturada
Factores que influyen en la Solubilidad
Factores que influyen en la Solubilidad 1) Tamaño de las partículas ( para el caso de solutos en fase sólida).
Cuando las partículas de soluto son muy grandes, el solvente tardará más tiempo en solvatar a la red cristalina del soluto, trayendo como consecuencia un tiempo mayor de disolución.
Factores que influyen en la Solubilidad 2) Naturaleza del soluto y del solvente. La polaridad y la apolaridad entre los enlaces químicos de las especies , hace que exista una relación para predecir en cierto modo la solubilidad entre un soluto y un solvente en específico, veamos:
Las largas cadenas de carbono que presentan los aceites, hacen que sean estructuras hidrofóbicas, así que por no poseer grupos polares “OH” genera especies inmiscibles
Estructuras Miscibles Estructuras Inmiscibles
2) Naturaleza del soluto y del solvente.
ďƒź Solventes comunes.
3) Temperatura
Análisis para los Sólidos El solvente a mayor temperatura presenta un mayor espaciado intermolecular, y permite un mejor arreglo con las moléculas de soluto.
Análisis para los Gases P.V = n.R.T P / (R.T) = n/V
4) Presi贸n
An谩lisis para los Gases P.V = n.R.T P / (R.T) = n/V
Determinación de la Solubilidad “S” en sales poco solubles. (Estudio de Kps) El término “insoluble” realmente no existe en su totalidad, sino que en algunos casos existen sales con poca solubilidad en un solvente determinado. En estos casos existe un equilibrio de concentraciones entre las especies ionizadas y el compuesto poco soluble
Equilibrio de Solubilidad bajo Reacciones de Precipitaci贸n
Constante del Producto de Solubilidad “Kps” Primero, es necesario establecer rangos para definir a una sal como “insoluble”
Definición de Kps = es una constante de equilibrio que se establece entre un soluto sólido y sus iones en una disolución saturada
Ejemplos: Determine la ecuaci贸n de equilibrio y la Constante del producto de solubilidad Kps en t茅rminos de S de los siguientes compuestos:
Los valores de Kps son datos tabulados bajo un registro especĂfico de Temperatura
Si se conocen los valores tabulados de Kps para los casos anteriores, entonces se puede determinar su solubilidad Molar:
¿Qué debe hacerse para transformar una Solubilidad molar “S” en gramos por litro? Veamos para el caso a) Hidróxido de Aluminio
Primero, se debe calcular el peso molecular del Hidróxido de aluminio: Al =1* 27 =27g/mol O = 3*16 = 48 g/mol H = 3* 1 = 3g/mol
78 g = 1 mol de Al(OH)3
Ahora se realiza un factor de conversión:
Observe los datos suministrados en la siguiente tabla:
Nota Importante: Menor valor de Kps no siempre implica menor Solubilidad. Sólo pueden compararse de forma directa las sales con igual estequiometría, ya que la ecuación de Kps generará la misma expresión. Ejemplos :AgCl, AgBr, AgI
Efecto del i贸n com煤n en el estudio de solubilidad de sales poco solubles
Ahora se estudia la solubilidad del PbI2 en la soluci贸n de KI de 0,1 M
Conclusi贸n: La solubilidad de una sal poco soluble disminuye en presencia de una sal soluble que proporcione un i贸n com煤n.
Predicci贸n de Precipitaci贸n
Nota: Qps = producto i贸nico generado
Ejemplo: Predecir si habr谩 precipitaci贸n, cuando 50 ml de soluci贸n de Ca(NO3)2 = 5,0 .10 -4 M se mezclan con 50 ml. de NaF 2,0 . 10-4 M Kps de CaF2 = 1,7 .10-10
Ahora, la reacci贸n viene dada por;
Aplicaciones de la teorĂa de solubilidad en la Agroindustria.
Aplicaci贸n de la solubilidad en la Clarificaci贸n del jugo de la Ca帽a de Az煤car
Composición de la Caña de Azúcar
Clarificación
El objetivo de la Clarificación de Jugo es Producir un jugo claro por medio de la remoción de la máxima cantidad de impurezas, bien sea sólidos disueltos y suspendidos; así como incrementar el pH para minimizar las pérdidas por inversión en los procesos subsiguientes
El floculante , mediante acción de intercambio de cargas con el calcio presente, permite formar flocs y que estos crezcan para separarse rápidamente del líquido y precipitar
Interacci贸n Qu铆mica entre Solvente y Soluto
Prueba de Jarras en la Etapa de Clarificaci贸n
La prueba de jarras sirve para determinar la dosis de un floculante/coagulante en la etapa de clarificaci贸n. Estas sustancias sirven para remover s贸lidos coloidales del jugo 谩cido y turbio.
Ejercicios: 1)Observe las siguientes estructuras moleculares y realice un ordenamiento de mayor a menor en relaci贸n a la solubilidad respecto al agua ( a 20掳C).
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
h)
K-Cl
2) De la siguiente lista de compuestos poco solubles, determine la solubilidad molar de cada especie y mencione la sal menos soluble del grupo
Compuesto
Valor de Kps
Ag2SO4 (Sulfato de Plata)
1,6.10-5
BaCO3 (Carbonato de Bario)
8,1.10-9
BaF2 (Fluoruro de Bario)
2,4.10-5
PbI2 (Ioduro de Plomo II )
7,1.10-9
CaCO3 (Carbonato de Calcio)
4,8.10-9
Fuente: F James Holler, Douglas A Skoog, Donad M West. QuĂmica AnalĂtica (2004)
3) ¿Se formará precipitado al mezclar 20 ml. de una disolución de Ba(NO3)2, 0,1 M y 50 ml. de otra de Na2CO3, 0,1 M? Dato: Kps (BaCO3) = 8,1 x 10-9. 4) Calcular las constantes del producto de solubilidad a 25 °C de las sales: BaSO4, Mg(OH)2, CaC2O4 y CaF2. Las solubilidades en agua son 7,46 .10-7 g/l, 5,78 .10-3 g/l, 5,5 .10-3 g/l y 1,7 x 10-2 g/l, respectivamente.
GRACIAS POR SU ATENCIÓN.