Solubilidad y precipitación

a) Al añadir agua, la masa del sólido disminuye.

La dilución baja momentáneamente las concentraciones de ambos iones, de modo que$$Q = [\text{Ca}^{2+}][\text{OH}^-]^2 < K_S$$La disolución deja de estar saturada y el sistema responde disolviendo parte del sólido hasta recuperar el equilibrio. La masa depositada en el fondo disminuye.

(Conviene matizar que, una vez restablecido el equilibrio, las concentraciones vuelven a ser las mismas: la solubilidad molar no depende del volumen. Lo que ha cambiado es la cantidad total disuelta.)

b) Al añadir $\text{NaOH}$, la masa del sólido aumenta.

El hidróxido de sodio es una base fuerte, totalmente disociada, que aporta ion hidroxilo, uno de los iones del equilibrio:$$\text{NaOH} \longrightarrow \text{Na}^+ + \text{OH}^-$$Al aumentar $[\text{OH}^-]$ (y elevado al cuadrado, además):$$Q > K_S \qquad\Longrightarrow\qquad \text{el equilibrio se desplaza hacia la izquierda}$$Precipita más $\text{Ca(OH)}_2$, así que la masa de sólido aumenta. Es el efecto del ion común.

c) Al añadir $\text{HCl}$, la masa del sólido disminuye.

El ácido clorhídrico aporta $\text{H}_3\text{O}^+$, que neutraliza los hidroxilos de la disolución:$$\text{H}_3\text{O}^+ + \text{OH}^- \longrightarrow 2\,\text{H}_2\text{O}$$Al retirar $\text{OH}^-$ del medio, el cociente cae por debajo de la constante:$$Q < K_S \qquad\Longrightarrow\qquad \text{el equilibrio se desplaza hacia la derecha}$$Se disuelve más sólido para reponer los hidroxilos consumidos, y la masa depositada disminuye. Si se añade suficiente ácido, el sólido acaba desapareciendo por completo: es la razón por la que casi todos los hidróxidos metálicos, aunque sean muy insolubles en agua, se disuelven en medio ácido.