QuímicaMedioCuestión · 1,5 pts

Solubilidad y precipitación

Andalucía · 2019 · Reserva 3 · Opción A

Enunciado

Opción A · Cuestión 3. Indique, razonadamente, si para aumentar la solubilidad del

\text{PbCl}_2

en agua habría que:

a) Añadir más agua.

b) Añadir

\text{HCl}

.

c) Aumentar la temperatura.

Comprobar el resultadocompara con lo que te ha salido

Resultado

\boxed{\;\textbf{a) No: se disuelve más masa, pero la solubilidad es la misma}\;}

\boxed{\;\textbf{b) No: el ion común } \text{Cl}^- \text{ la disminuye}\;}

\boxed{\;\textbf{c) Sí: el proceso es endotérmico y } K_S \text{ aumenta}\;}

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Escribe el equilibrio y ten claro qué significa exactamente solubilidad: la concentración de sal disuelta en una disolución saturada, no la cantidad total.

\text{PbCl}_2(s) \rightleftharpoons \text{Pb}^{2+}(aq) + 2\,\text{Cl}^-(aq) \qquad K_S = [\text{Pb}^{2+}][\text{Cl}^-]^2 = 4s^3

De esa expresión se deduce la clave de los tres apartados: la solubilidad solo cambia si cambia $K_S$ o si se altera la concentración de uno de los iones. Y

K_S

, como toda constante de equilibrio, solo depende de la temperatura.

Desarrollo

a) Añadir agua: no aumenta la solubilidad.

Al diluir, las concentraciones iónicas bajan momentáneamente y

Q < K_S

, así que se disuelve más sólido hasta restablecer el equilibrio. Pero cuando se alcanza de nuevo la saturación, las concentraciones vuelven a ser las mismas de antes:

s = \sqrt[3]{\frac{K_S}{4}} \qquad (\text{no depende del volumen})

Es decir, se disuelve más masa de

\text{PbCl}_2

(porque hay más agua), pero la solubilidad —la concentración de la disolución saturada— no varía. Si se añadiera agua suficiente, el sólido desaparecería del todo y la disolución dejaría de estar saturada.

b) Añadir $\text{HCl}$ : la disminuye.

El ácido clorhídrico es un electrolito fuerte que aporta ion cloruro, uno de los iones del equilibrio:

\text{HCl} \longrightarrow \text{H}^+ + \text{Cl}^-

Al aumentar

[\text{Cl}^-]

, el cociente

Q

supera a

K_S

y el sistema se desplaza hacia la izquierda, precipitando más

\text{PbCl}_2

. Es el efecto del ion común: la solubilidad disminuye, justo lo contrario de lo que se busca.

c) Aumentar la temperatura: sí la aumenta.

La disolución de la mayoría de las sales —y del

\text{PbCl}_2

en particular— es un proceso endotérmico:

\text{PbCl}_2(s) + \text{calor} \rightleftharpoons \text{Pb}^{2+} + 2\,\text{Cl}^-

Por el principio de Le Châtelier, aportar calor desplaza el equilibrio hacia la derecha, y además aumenta el valor de $K_S$ (es el único factor que puede modificarlo). El resultado es una solubilidad mayor.

De hecho, el

\text{PbCl}_2

es un ejemplo de libro: es poco soluble en agua fría y bastante soluble en agua caliente, propiedad que se aprovecha para purificarlo por recristalización.

Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)

Consejo

El apartado a) es la trampa de la cuestión. Distingue con precisión entre solubilidad (concentración de la disolución saturada, fija a cada temperatura) y cantidad disuelta (que sí crece con el volumen). Solo la primera es lo que pregunta el enunciado.

Recuerda que la temperatura es el único factor que cambia el valor de $K_S$ . Añadir agua, añadir un ion común o agitar mueven la posición del equilibrio o la velocidad, pero no la constante.

Y usa siempre el criterio $Q$ frente a $K_S$ para razonar hacia dónde se desplaza el sistema: es un argumento numérico que funciona en los tres apartados y evita depender de la intuición.