En química, la solubilidad se utiliza para describir las propiedades de los compuestos sólidos que se mezclan y disuelven completamente con un líquido sin dejar partículas insolubles. Solo los compuestos ionizados (cargados) pueden disolverse. Para mayor comodidad, simplemente puede memorizar algunas reglas o consultar una lista para ver si la mayoría de los compuestos sólidos permanecerán sólidos cuando se colocan en agua o se disolverán en grandes cantidades. De hecho, algunas moléculas se disolverán incluso si no puede ver el cambio. Para que el experimento se lleve a cabo con precisión, debes saber calcular la cantidad que se disuelve.
Paso
Método 1 de 2: uso de reglas rápidas
Paso 1. Estudie los compuestos iónicos
Normalmente, cada átomo tiene un cierto número de electrones. Sin embargo, a veces los átomos ganan o pierden electrones. El resultado es un ion que está cargado eléctricamente. Cuando un ion cargado negativamente (que tiene un electrón extra) encuentra un ion cargado positivamente (perdiendo un electrón), los dos iones se unen como los polos positivo y negativo de un imán, produciendo un compuesto iónico.
- Los iones cargados negativamente se denominan anión, mientras que el ion cargado positivamente se llama catión.
- En circunstancias normales, el número de electrones es igual al número de protones en un átomo, negando así su carga eléctrica.
Paso 2. Comprender el tema de la solubilidad
Moléculas de agua (H2O) tiene una estructura inusual que es similar a un imán. Un extremo tiene una carga positiva, mientras que el otro extremo tiene una carga negativa. Cuando se coloca un compuesto iónico en agua, el "imán" del agua lo rodeará y tratará de atraer y separar los iones positivos y negativos. Los enlaces de algunos compuestos iónicos no son muy fuertes. Tal compuesto Agua soluble porque el agua separará los iones y los disolverá. Algunos otros compuestos tienen enlaces más fuertes para que no soluble en agua a pesar de estar rodeado de moléculas de agua.
Varios otros compuestos tienen enlaces internos que son tan fuertes como la fuerza que el agua atrae a las moléculas. Tales compuestos se llaman ligeramente soluble en agua porque una gran parte del compuesto es atraído por el agua, pero el resto sigue fundido.
Paso 3. Aprenda las reglas sobre la solubilidad
Las interacciones interatómicas son bastante complejas. Los compuestos que son solubles o insolubles en agua no pueden verse simplemente de forma intuitiva. Encuentre el primer ion en el compuesto a buscar en la lista a continuación para determinar su comportamiento. A continuación, verifique si hay excepciones para asegurarse de que el segundo ion no tenga interacciones inusuales.
- Por ejemplo, para comprobar el cloruro de estroncio (SrCl2), busque Sr o Cl en los pasos en negrita a continuación. El Cl es "generalmente soluble en agua", así que revise el siguiente para ver las excepciones. Sr no está incluido en la excepción, por lo que SrCl2 Definitivamente soluble en agua.
- Las excepciones más comunes a cada regla se enumeran a continuación. Hay algunas otras excepciones, pero probablemente no se encontrarán en un laboratorio o en una clase de química en general.
Paso 4. Los compuestos se pueden disolver si contienen metales alcalinos, incluido Li+, N / A+, K+, Rb+y Cs+.
Estos elementos también se conocen como elementos del grupo IA: litio, sodio, potasio, rubidio y cesio. Casi todos los compuestos que contienen uno de estos iones son solubles en agua.
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Excepción:
Li3correos4 insoluble en agua.
Paso 5. NO. Compuestos3-, C2H3O2-, NO2-, ClO3-y ClO4- soluble en agua.
Los nombres son respectivamente iones nitrato, acetato, nitrito, clorato y perclorato. Tenga en cuenta que el acetato a menudo se abrevia a OAC.
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Excepción:
Ag (OAc) (acetato de plata) y Hg (OAc)2 (acetato de mercurio) es insoluble en agua.
- AgNO2- y KClO4- sólo "ligeramente soluble en agua".
Paso 6. Compuestos de Cl.-, Br-, y yo- generalmente ligeramente soluble en agua.
Los iones de cloruro, bromuro y yoduro siempre forman compuestos solubles en agua llamados sales de haluro.
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Excepción:
Si uno de estos iones se une al ión de plata Ag+, mercurio Hg22+, o plomo Pb2+, el compuesto resultante es insoluble en agua. Lo mismo es cierto para el compuesto menos común, a saber, el par Cu.+ y talio Tl+.
Paso 7. Compuestos que contienen SO42- generalmente soluble en agua.
El ion sulfato generalmente forma compuestos solubles en agua, pero hay algunas excepciones.
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Excepción:
El ion sulfato forma compuestos insolubles en agua con: estroncio Sr2+, bario Ba2+, plomo Pb2+, plata Ag+, calcio Ca2+, radio Ra2+y plata diatómica Ag22+. Tenga en cuenta que el sulfato de plata y el sulfato de calcio son suficientemente solubles, por lo que algunos los llaman ligeramente solubles en agua.
Paso 8. Compuestos que contienen OH- o S2- insoluble en agua.
Los iones anteriores se denominan hidróxido y sulfuro.
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Excepción:
¿Recuerda los metales alcalinos (Grupos I-A) y la facilidad con que los iones de los elementos de esos grupos forman compuestos solubles en agua? Li+, N / A+, K+, Rb+y Cs+ formará compuestos solubles en agua con iones hidróxido o sulfuro. Además, los hidróxidos también forman sales solubles en agua con iones alcalinotérreos (Grupo II-A): calcio Ca2+, estroncio Sr2+y bario Ba2+. Tenga en cuenta que los compuestos producidos a partir de hidróxidos y alcalinotérreos todavía tienen suficientes moléculas unidas entre sí que a veces se les llama "ligeramente solubles en agua".
Paso 9. Compuestos que contienen CO32- o PO43- insoluble en agua.
Una comprobación más de los iones de carbonato y fosfato. Ya deberías saber qué pasará con el compuesto de iones.
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Excepción:
Estos iones forman compuestos solubles en agua con metales alcalinos, a saber, Li+, N / A+, K+, Rb+y Cs+, como es el amonio NH4+.
Método 2 de 2: Calcular la solubilidad a través de Ksp
Paso 1. Encuentre la constante de solubilidad del producto Ksp.
Cada compuesto tiene una constante diferente, tendrás que buscarlo en una tabla en tu libro de texto o en línea. Debido a que los valores se determinan experimentalmente, diferentes tablas pueden mostrar diferentes constantes. Se recomienda encarecidamente que utilice las tablas del libro de texto si las tiene. A menos que se especifique lo contrario, la mayoría de las tablas asumen que la temperatura es de 25ºC.
Por ejemplo, si lo que se disuelve es yoduro de plomo PbI2, escribe la constante de solubilidad del producto. Cuando consulte la tabla en bilbo.chm.uri.edu, use la constante 7, 1 × 10–9.
Paso 2. Escribe la ecuación química
Primero, determine el proceso por el cual el compuesto se separa en iones cuando se disuelve. Luego, escribe la ecuación química con Ksp por un lado y los iones constituyentes por el otro.
- Por ejemplo, una molécula de PbI.2 dividir en iones de Pb.2+, I-, y yo. iones-. (Solo necesita conocer o buscar la carga en un ion porque el compuesto en su conjunto tiene una carga neutra).
- Escribe la ecuación 7, 1 × 10–9 = [Pb2+][I-]2
Paso 3. Cambie la ecuación para usar una variable
Reescribe la ecuación como un problema algebraico simple usando el conocimiento del número de moléculas e iones. En esta ecuación, x es el número de compuestos solubles. Reescribe las variables que representan el número de cada ion en forma x.
- En este ejemplo, la ecuación se reescribe como 7, 1 × 10–9 = [Pb2+][I-]2
- Porque hay un ion de plomo (Pb2+) en el compuesto, el número de moléculas del compuesto disueltas es igual al número de iones de plomo libres. Ahora podemos escribir [Pb2+] contra x.
- Dado que hay dos iones de yodo (I-) para cada ion de plomo, el número de átomos de yodo se puede escribir como 2x.
- Ahora la ecuación es 7, 1 × 10–9 = (x) (2x)2
Paso 4. Si es posible, tenga en cuenta otros iones normalmente presentes
Omita este paso si el compuesto se disuelve en agua pura. Cuando un compuesto se disuelve en una solución que ya contiene uno o más de los iones constituyentes ("iones comunes"), su solubilidad aumentará significativamente. El efecto iónico general se ve mejor en compuestos que son en gran parte insolubles en agua. En este caso, se puede suponer que la mayoría de los iones en equilibrio provienen de iones ya presentes en solución. Vuelva a escribir la ecuación de la reacción para incluir la concentración molar conocida (moles por litro o M) del ion ya presente en la solución, reemplazando así el valor de x usado para el ion.
Por ejemplo, si el compuesto de yoduro de plomo se disuelve en una solución que contiene 0,2 M de cloruro de plomo (PbCl2) entonces la ecuación será 7, 1 × 10–9 = (0, 2M + x) (2x)2. Entonces, dado que 0.2 M es una concentración más concentrada que x, la ecuación se puede reescribir como 7.1 × 10–9 = (0, 2 M) (2x)2.
Paso 5. Resuelve la ecuación
Resuelve x para averiguar qué tan soluble es el compuesto en agua. Dado que ya se ha establecido la constante de solubilidad, la respuesta está en términos del número de moles del compuesto disuelto por litro de agua. Es posible que necesite una calculadora para calcular la respuesta final.
- La siguiente respuesta es para la solubilidad en agua pura, sin los iones comunes.
- 7, 1×10–9 = (x) (2x)2
- 7, 1×10–9 = (x) (4x2)
- 7, 1×10–9 = 4x3
- (7, 1×10–9) 4 = x3
- x = ((7, 1 × 10–9) ÷ 4)
- x = 1, 2 x 10-3 moles por litro se disolverán. Esta cantidad es tan pequeña que es esencialmente insoluble en agua.
