Constante del producto de solubilidad
Antes de comenzar a tratar el tema de la constante del producto de solubilidad, es útil y necesario recordar los conceptos de sales solubles y poco solubles. El AgNO3 por ejemplo, es una sal soluble, en cambio el CH3COOAg, es una sal poco soluble. Esto puede comprobarse fácilmente cuando se intenta disolver una cantidad igual de una sal u otra en un volumen igual de agua.
Si mantenemos la temperatura constante, y añadimos a un vaso o un matraz un poco de sal común, ( NaCl), observaremos que la disolución será completa en pocos segundos. Si repetimos varias veces dicha operación, se verá que la disolución del sólido se produce cada vez de manera más lenta, hasta llegar al punto en el cual ya no se disuelva más sal. Se dice entonces, que la disolución se encuentra saturada en NaCl, y se conoce como solubilidad a la concentración de soluto disuelto en la disolución que se encuentra saturada.
La cantidad de sal que consigue ser admitida por una disolución hasta que se satura suele ser muy grande, pues la sal común es bastante soluble en agua. En cambio, otra serie de compuestos son poco solubles, y basta con disolver una muy pequeña cantidad de ellos para conseguir una disolución saturada. Por lo general, se suele considerar que una sal es de tipo soluble cuando se pueden preparar disoluciones de concentraciones superiores a valores de 0.01M, en cambio, aquellas sales con solubilidades bastante inferiores a 0.01M, se suelen considerar sales insolubles.
Además, es importante mencionar que la solubilidad de una sal puede verse afectada por varios factores. Uno de ellos es la temperatura: en general, la solubilidad de las sales aumenta con la temperatura, aunque hay excepciones. Otro factor es la presencia de otras sustancias en la disolución. Por ejemplo, la presencia de iones comunes puede disminuir la solubilidad de una sal, un fenómeno conocido como efecto del ion común.
Otro ejemplo es el cloruro de plata, AgCl, el cual es una sal más bien poco soluble en agua. Cuando esta se disuelve en agua, de manera rápida se consigue una saturación y se establece un equilibrio entre el cloruro de plata , el cual es sólido, y sus iones, llegando a dar lugar a lo que se conoce como un equilibrio iónico en disolución acuosa, tal y como representa la siguiente ecuación:
AgCl (s) ↔ Ag^+ (ac) + Cl^- (ac)
Como éste equilibrio es de tipo heterogéneo, la expresión de la constante de equilibrio será el producto de las concentraciones de iones en la disolución que se encuentra saturada, pues la concentración de AgCl, es constante debido al hecho de ser un sólido:
Kps = [Ag^+][Cl^-]
La constante de equilibrio conocida como Kps, se le llama constante del producto de solubilidad y, al igual que cualquier constante de equilibrio, el valor depende de la temperatura. Así, la expresión de la constante del producto de solubilidad de un compuesto de tipo iónico que sea poco soluble, será el producto de las concentraciones de los iones que lo compongan en cada caso, encontrándose éstos elevados, cada uno a un exponente que se tratará del número de iones que contenga el compuesto en cuestión.
Cuando se conoce el valor de la constante del producto de solubilidad para un compuesto iónico que sea poco soluble, se puede calcular bien su solubilidad. Es bastante más frecuente encontrar información sobre los valores de las constantes Kps, que sobre las solubilidades en sí.
La constante del producto de solubilidad, también tiene otra aplicación, pues permite conocer si se formará un precipitado al mezclar distintas disoluciones que contengan iones que componen una sal que sea poco soluble.
Si ponemos como ejemplo dos disoluciones, una 2.10^-1 M, de Pb(NO3)2, y otra 2.10^-2 M de Na2SO4, la primera disolución contiene iones Pb^2+ y también iones NO3^-, en cambio, la segunda disolución contiene iones Na^+ e iones SO4^2-. El sulfato de plomo II, es una sal de tipo poco soluble, siendo posible la formación de una pequeña cantidad de PbSO4 (s):
- Pb^2+ (ac) + 2 NO3^- (ac)
- 2Na^+ (ac) + SO4^2- (ac) , ambas reacciones tienen como producto el PbSO4(s).
Pero para poder saber con certeza si se producirá el precipitado de PbSO4, es decir, para saber si se formará una fase sólida cuando mezclamos las disoluciones, se necesita considerar el siguiente equilibrio de tipo heterogéneo:
PbSO4 (s) ↔ Pb^2+ (ac) + SO4^2- (ac)
Así, podemos calcular el valor del cociente de reacción Q, partiendo de las concentraciones de los iones inicialmente.
El cociente de reacción para el proceso, obtiene la forma de la expresión de la constante de producto de solubilidad, dandosele el nombre de producto iónico:
Q= [Pb^2+][SO4^2-]
Si comparamos el valor de Q, con el valor de la constante Kps, se dan tres posibles opciones:
- Q< Kps → en este caso no se verá formado ningún precipitado.
- Q= Kps → la disolución es saturada.
- Q>Kps → en este caso sí se formará un precipitado.
Por último, es importante mencionar que la constante del producto de solubilidad es una herramienta muy útil en la química analítica, ya que permite predecir si se formará un precipitado en una reacción y, por lo tanto, si la reacción es factible o no. Además, también se utiliza en la industria para controlar la formación de precipitados en procesos industriales, como la producción de fertilizantes o la purificación de agua.
