Producto de solubilidad
El producto de solubilidad de un compuesto es el producto de las concentraciones molares de sus iones en una disolución saturada, donde cada una de ellas se encuentra elevada a un exponente que exponente que coincide con su coeficiente estequiométrico en la ecuación de equilibrio de disolución.
Poniendo el ejemplo del sulfato de bario, si añadimos 1 gramo a un litro de agua, a 25ºC de temperatura, y agitamos, para ayudar a su disolución, veremos que la mayor parte de la sal se deposita sin disolverse, en el fondo del recipiente. Exactamente, sólo se habrán disuelto, 0.0025 g. de BaSO4, comprobándose que se trata de una sal muy poco soluble.
Se llega así, a una situación peculiar e interesante, conocida como, equilibrio de solubilidad de la sal. La disolución que se obtiene es una disolución saturada.
Debido a que se trata de un electrolito fuerte, el sulfato de bario en disolución, se encuentra totalmente disociado en los iones que lo forman: Ba^2+ y SO4^2-.
Por encontrarse saturada la disolución, se produce el equilibrio entre la sal que no se ha disuelto y los iones que están implicados en la disolución:
BaSO4 (s) ↔ Ba^2+ (aq) + SO4^2- (aq)
La constante de equilibrio es:
K = [Ba ^2+][] / [BaSO4]
En equilibrios heterogéneos se considera constante la concentración molar de sólidos, pudiendo escribir a la constante anterior como:
Ks = [Ba^2+][ SO4^2-]
Así, a la constante Ks, se le da el nombre de constante del producto de solubilidad, o también conocida como, producto de solubilidad.
Generalmente, para una sal con forma AmBn, se obtiene:
AmBn (s) ↔ m A^n+ (aq) + nB^m- (aq)
La constante del producto de solubilidad es:
Ks = [A^n+]^m[B^m-]^n
La constante del producto de solubilidad de un compuesto, trata el valor máximo que puede llegar a tener el producto de las concentraciones de los iones que se encuentran disueltos. Representa la medición de la solubilidad del compuesto.
El producto de solubilidad nos hace poder predecir que ocurrirá en una disolución acuosa en la cual se encuentran presentes iones de un compuesto en una concentración determinada. Definimos el concepto de producto iónico, representado con la letra Q, como, el producto de las concentraciones molares de los iones que están presentes en una disolución, elevadas a sus coeficientes estequiométricos correspondientes en cada caso.
Por ejemplo:
Una disolución acuosa de BaSO4 a una temperatura de 25ºC, y como es una disolución saturada se establece el equilibrio:
BaSO4 (s) ↔ Ba^2+ (aq) + SO4^2- (aq)
El producto de solubilidad, Ks, será:
Ks = [Ba^2+].[ SO4^2-] = 1.1 . 10^-10 mol^2.L^-2
Si cuando la concentración de los iones que se encuentran involucrados en la disolución, en un momento dado son: [Ba^2+]0 y [ SO4^2-]0 , el producto iónico Q, será:
Q = [Ba^2+]0 y [ SO4^2-]0
La expresión del producto iónico, Q, es idéntica a la del producto de solubilidad, Ks, pero con diferentes concentraciones de las que se encuentran en el equilibrio.
Se pueden comparar los valores de Q y de Ks, para así, poder predecir el comportamiento de la disolución:
- Cuando Q < Ks : La disolución se encuentra insaturada, pudiendo disolverse aún más sólido en ella. Se ve favorecido el desplazamiento hacia la derecha en el equilibrio de solubilidad.
- Cuando Q= Ks : La disolución se encuentra saturada, y por tanto el sistema se encuentra en equilibrio.
- Cuando Q> Ks : Se ve favorecido el desplazamiento hacia la izquierda del equilibrio de la solubilidad, produciéndose la precipitación del exceso de la concentración, hasta que Q sea igual a Ks.