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Solubilidad y precipitación

Castilla-La Mancha · 2019 · Junio · Opción B

Enunciado

\text{Fe(OH)}_3

es un compuesto poco soluble en agua.

a) Escribe el equilibrio de solubilidad del

\text{Fe(OH)}_3

.

b) ¿Cómo afecta a la solubilidad de este compuesto un aumento del pH? Justifica la respuesta.

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Resultado

a) $\text{Fe(OH)}_3(s) \rightleftharpoons \text{Fe}^{3+}(aq) + 3\,\text{OH}^-(aq)$ , con $K_s = [\text{Fe}^{3+}][\text{OH}^-]^3$ .
b) La solubilidad disminuye: más $\text{OH}^-$ (ion común) desplaza el equilibrio hacia el sólido.

Ver la solución paso a pasoestrategia, desarrollo y consejo

Estrategia

Un hidróxido poco soluble está en equilibrio heterogéneo con sus iones en disolución: el sólido no aparece en la expresión de

K_s

. Uno de esos iones es el

\text{OH}^-

, y subir el pH es precisamente aumentar

[\text{OH}^-]

. Es un caso de efecto del ion común: por Le Chatelier, el equilibrio se desplaza hacia el sólido.

Desarrollo

a) Equilibrio de solubilidad

\text{Fe(OH)}_3\,(s) \rightleftharpoons \text{Fe}^{3+}(aq) + 3\,\text{OH}^-(aq)

s

es la solubilidad molar, en el equilibrio

[\text{Fe}^{3+}] = s

[\text{OH}^-] = 3s

(en agua pura), y el producto de solubilidad es:

K_s = [\text{Fe}^{3+}]\,[\text{OH}^-]^3 = s\,(3s)^3 = 27\,s^4

b) Efecto de un aumento del pH

Aumentar el pH significa disminuir

[\text{H}_3\text{O}^+]

y, por tanto, aumentar $[\text{OH}^-]$ (pues

[\text{H}_3\text{O}^+]\,[\text{OH}^-] = K_w

). El

\text{OH}^-

es uno de los iones del equilibrio: es un ion común.

Según el principio de Le Chatelier, al aumentar la concentración de un producto el equilibrio se desplaza hacia la izquierda, hacia la formación de $\text{Fe(OH)}_3$ sólido.
Lo mismo se ve con $K_s$ , que es constante a una temperatura dada: si $[\text{OH}^-]$ aumenta, $[\text{Fe}^{3+}] = K_s/[\text{OH}^-]^3$ tiene que disminuir, y $[\text{Fe}^{3+}]$ es justamente la cantidad de hidróxido disuelto.

Por tanto, un aumento del pH disminuye la solubilidad del

\text{Fe(OH)}_3

. (Al revés, en medio ácido los

\text{H}_3\text{O}^+

neutralizan los

\text{OH}^-

, el equilibrio se desplaza a la derecha y el hidróxido se disuelve.)

Consejo

Pon los estados de agregación: el $(s)$ del hidróxido es lo que hace que no aparezca en $K_s$ . Y no olvides el coeficiente 3 del $\text{OH}^-$ , que va como exponente en la expresión de $K_s$ .

Para justificar b), conecta explícitamente pH con $[\text{OH}^-]$ : «sube el pH» no es un argumento hasta que dices que aumenta la concentración de un ion del equilibrio.