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Equilibrio de solubilidad

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Este aviso fue puesto el 3 de enero de 2024.
Solubilización de la sal común (NaCl) en agua

Equilibrio de solubilidad es el estado que alcanza una solución saturada en que la velocidad a la que se precipita el soluto iguala a la velocidad a la cual se disuelve, de forma que, una vez alcanzado este estado, la masa de sustancia sólida en el seno de la disolución permanece constante, igual que la concentración de soluto de la disolución, que también se mantiene constante. Cada solución alcanza dicho equilibrio a una concentración constante que depende de la temperatura ambiental. Su tratamiento matemático es como el de cualquier equilibrio químico y como estos, se rige por una constante de equilibrio, denominada constante de solubilidad. La sustancia que se disuelve puede ser un sólido orgánico como el azúcar o un sólido iónico como la sal de mesa. La principal diferencia es que los sólidos iónicos se disocian en sus iones constituyentes, cuando se disuelven en agua. La mayor parte de las veces, el agua es el disolvente de interés, aunque los mismos principios básicos son aplicables a cualquier disolvente.

Compuestos no iónicos

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La disolución de un sólido orgánico puede describirse como un equilibrio entre la sustancia en sus formas sólida y disuelta:

Una expresión del equilibrio para esta reacción puede ser escrita, como para cualquier reacción química (productos dividido por los reactivos):

donde K se denomina constante de equilibrio (o constante de solubilidad). Las llaves indican la actividad. La actividad de un sólido puro es, por definición, la unidad. Si la actividad de la sustancia en disolución es constante (es decir, no afectada por cualesquiera otros solutos que puedan estar presentes) se puede reemplazar por la concentración, aunque omitiendo las dimensiones de las medidas de concentración utilizadas. Las actividades son cantidades adimensionales que se obtienen dividiendo la medida de la concentración por un estándar de concentración distinta de cero.

Los corchetes significan la concentración molar, que se denominada molaridad y cuya unidad se suele indicar con M o bien mol/L.

Esta expresión señala que el agua en equilibrio con azúcar sólido contiene una concentración igual a K. Para el azúcar de mesa (sacarosa) a 25 °C, K = 1,971 cuando la concentración estándar se toma como 1 mol/L. (Esta solución es muy concentrada, la sacarosa es muy soluble en agua.). Esta es la máxima cantidad de azúcar que puede disolverse a 25 °C, la solución está "saturada". Si la concentración es inferior a la saturación, puede disolverse más cantidad de azúcar hasta que la solución alcanza la saturación, o hasta todo el sólido se haya consumido. Si hay más cantidad de azúcar presente que la permitida por la expresión de la constante de solubilidad, entonces la disolución está "sobresaturada" y sólido precipitará hasta que se alcance la concentración de saturación. Este proceso puede ser lento, la expresión de la constante de equilibrio describe las concentraciones cuando el sistema de alcance el equilibrio, no lo rápido que se llega al mismo.

Efectos de temperatura

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La solubilidad es sensible a los cambios en la temperatura. Por ejemplo, el azúcar es más soluble en agua caliente que en agua fría. Esto ocurre debido a que las constantes de solubilidad, como otros tipos de constante de equilibrio, son función de la temperatura. De acuerdo con el Principio de Le Châtelier, cuando el proceso de disolución es endotérmico (se absorbe calor), la solubilidad aumenta con la temperatura, pero cuando el proceso es exotérmico (se libera calor) solubilidad disminuye con la temperatura.[1]​ Sin embargo, dado que cuando un sólido se disuelve hay un cambio favorable de entropía, muchos sólidos serán más solubles con el aumento de la temperatura, independientemente del principio de Le Chatelier. La ecuación de la Energía libre de Gibbs expresa la visión global de este problema.

Constantes de solubilidad

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La constante de solubilidad se ha determinado experimentalmente para un gran número de compuestos y las tablas están disponibles fácilmente. Para un compuesto iónico la constante se denomina producto de solubilidad, y se representa como Ksol. La unidad de concentración se asume que es la molaridad a menos que se indique lo contrario. La solubilidad suele aparecer en unidades de masa en gramos (disueltos) por cada litro de agua.

Algunos valores[2]​ a 25 °C:

Ver también:

Tabla

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Tabla de productos de solubilidad
Compuesto Fórmula Temperatura Ksol Fuente
(leyenda más abajo)
Hidróxido de aluminio anhidro Al(OH)3 20 °C 1.9×10–33 L
Hidróxido de aluminio anhidro Al(OH)3 25 °C 3×10–34 w1
Hidróxido de aluminio trihidrato Al(OH)3.3H2O 20 °C 4×10–13 C
Hidróxido de aluminio trihidrato Al(OH)3.3H2O 25 °C 3.7×10–13 C
Fosfato de aluminio AlPO4 25 °C 9.84×10–21 w1
Bromato de bario Ba(BrO3)2 25 °C 2.43×10–4 w1
Carbonato de bario BaCO3 16 °C 7×10–9 C, L
Carbonato de bario BaCO3 25 °C 8.1×10–9 C, L
Cromato de bario BaCrO4 28 °C 2.4×10–10 C, L
Fluoruro de bario BaF2 25.8 °C 1.73×10–6 C, L
Iodato de bario dihidrato Ba(IO3)2.2H2O 25 °C 6.5×10–10 C, L
Oxalato de bario dihidrato BaC2O4.2H2O 18 °C 1.2×10–7 C, L
Sulfato de bario BaSO4 18 °C 0.87×10–10 C, L
Sulfato de bario BaSO4 25 °C 1.08×10–10 C, L
Sulfato de bario BaSO4 50 °C 1.98×10–10 C, L
Hidróxido de berilio Be(OH)2 25 °C 6.92×10–22 w1
Carbonato de cadmio CdCO3 25 °C 1.0×10–12 w1
Hidróxido de cadmio Cd(OH)2 25 °C 7.2×10–15 w1
Oxalato de cadmio trihidrato C d. C.2O4.3H2O 18 °C 1.53×10–8 C, L
Fosfato de cadmio Cd3(PO4)2 25 °C 2.53×10–33 w1
Sulfuro de cadmio CdS 18 °C 3.6×10–29 C, L
Carbonato de calcio calcita CaCO3 15 °C 0.99×10–8 C, L
Carbonato de calcio calcita CaCO3 25 °C 0.87×10–8 C, L
Carbonato de calcio calcita CaCO3 18-25 °C 4.8×10–9 P
Cromato de calcio CaCrO4 18 °C 2.3×10–2 L
Fluoruro de calcio CaF2 18 °C 3.4×10–11 C, L
Fluoruro de calcio CaF2 25 °C 3.95×10–11 C, L
Hidróxido de calcio Ca(OH)2 18 °C-25 °C 8×10–6 P
Hidróxido de calcio Ca(OH)2 25 °C 5.02×10–6 w1
Iodato de calcio hexahidrato Ca(IO3)2.6H2O 18 °C 6.44×10–7 L
Oxalato de calcio monohidrato CaC2O4 18 °C 1.78×10–9 C, L
Oxalato de calcio monohidrato CaC2O4 25 °C 2.57×10–9 C, L
Fosfato de calcio Ca3(PO4)2 25 °C 2.07×10–33 w1
Sulfato de calcio CaSO4 10 °C 6.1×10–5 C, L
Sulfato de calcio CaSO4 25 °C 4.93×10–5 w1
Tartrato de calcio dihidrato CaC4H4O6.2H2O 18 °C 7.7×10–7 C, L
Hidróxido de cromo (II) Cr(OH)2 25 °C 2×10–16 w2
Hidróxido de cromo (III) Cr(OH)3 25 °C 6.3×10–31 w2
Hidróxido de cobalto (II) Co(OH)2 25 °C 1.6×10–15 w2
Sulfuro de cobalto (en la forma menos soluble) CoS 18 °C 3×10–26 C, L
Sulfuro de cobalto (en la forma más soluble) CoS 18 °C-25 °C 10–21 P
Carbonato de cobre CuCO3 25 °C 1×10–10 P
Hidróxido de cobre (II) Cu(OH)2 18 °C-25 °C 6×10–20 P
Hidróxido de cobre (II) Cu(OH)2 25 °C 4.8×10–20 w1
Iodato de cobre (II) Cu(IO3)2 25 °C 1.4×10–7 C, L
Oxalato de cobre (II) CuC2O4 25 °C 2.87×10–8 C, L
Sulfuro de cobre (II) CuS 18 °C 8.5×10–45 C, L
Bromuro de cobre (I) CuBr 18 °C-20 °C 4.15×10–8 C
Cloruro de cobre (I) CuCl 18 °C-20 °C 1.02×10–6 C
Hidróxido de cobre (I)
(en equilib. con Cu2O + H2O) 		Cu(OH) 25 °C 2×10–15 w1
Ioduro de cobre (I) CuI 18 °C-20 °C 5.06×10–12 C
Sulfuro de cobre (I) Cu2S 16 °C-18 °C 2×10–47 C, L
Tiocianato de cobre (I) CuSCN 18 °C 1.64×10–11 C, L
Hidróxido de hierro (III) Fe(OH)3 18 °C 1.1×10–36 C, L
Carbonato de hierro (II) FeCO3 18 °C-25 °C 2×10–11 P
Hidróxido de hierro (II) Fe(OH)2 18 °C 1.64×10–14 C, L
Hidróxido de hierro (II) Fe(OH)2 25 °C 1×10–15; 8.0×10–16 P; w2
Oxalato de hierro (II) FeC2O4 25 °C 2.1×10–7 C, L
Sulfuro de hierro (II) FeS 18 °C 3.7×10–19 C, L
Bromuro de plomo (II) PbBr2 25 °C 6.3×10–6; 6.60×10–6 P; w1
Carbonato de plomo (II) PbCO3 18 °C 3.3×10–14 C, L
Cromato de plomo (II) PbCrO4 18 °C 1.77×10–14 C, L
Cloruro de plomo (II) PbCl2 25.2 °C 1.0×10–4 L
Cloruro de plomo (II) PbCl2 18 °C-25 °C 1.7×10–5 P
Fluoruro de plomo (II) PbF2 18 °C 3.2×10–8 C, L
Fluoruro de plomo (II) PbF2 26.6 °C 3.7×10–8 C, L
Hidróxido de plomo (II) Pb(OH)2 25 °C 1×10–16; 1.43×10–20 P; w1
Iodato de plomo (II) Pb(IO3)2 18 °C 1.2×10–13 C, L
Iodato de plomo (II) Pb(IO3)2 25.8 °C 2.6×10–13 C, L
Ioduro de plomo (II) PbI2 15 °C 7.47×10–9 C
Ioduro de plomo (II) PbI2 25 °C 1.39×10–8 C
Oxalato de plomo (II) PbC2O4 18 °C 2.74×10–11 C, L
Sulfato de plomo (II) PbSO4 18 °C 1.6×10–8 C, L
Sulfuro de plomo (II) PbS 18 °C 3.4×10–28 C, L
Carbonato de litio Li2CO3 25 °C 1.7×10–3 C, L
Fluoruro de litio LiF 25 °C 1.84×10–3 w1
Fosfato de litio Li3PO4 25° 2.37×10–4 w1
Fosfato de amonio y magnesio MgNH4PO4 25 °C 2.5×10–13 C, L
Carbonato de magnesio MgCO3 12 °C 2.6×10–5 C, L
Fluoruro de magnesio MgF2 18 °C 7.1×10–9 C, L
Fluoruro de magnesio MgF2 25 °C 6.4×10–9 C, L
Hidróxido de magnesio Mg(OH)2 18 °C 1.2×10–11 C, L
Oxalato de magnesio MgC2O4 18 °C 8.57×10–5 C, L
Carbonato de manganeso (II) MnCO3 18 °C-25 °C 9×10–11 P
Hidróxido de manganeso (II) Mn(OH)2 18 °C 4×10–14 C, L
Sulfuro de manganeso (rosa) MnS 18 °C 1.4×10–15 C, L
Sulfuro de manganeso (verde) MnS 25 °C 10–22 P
Bromuro de mercurio (II) HgBr2 25 °C 8×10–20 L
Cloruro de mercurio (II) HgCl2 25 °C 2.6×10–15 L
Hidróxido de mercurio (II)
(en equilib. con HgO + H2O) 		Hg(OH)2 25 °C 3.6×10–26 w1
Ioduro de mercurio (II) HgI2 25 °C 3.2×10–29 L
Sulfuro de mercurio (II) HgS 18 °C 4×10–53 to 2×10–49 C, L
Bromuro de mercurio (I) HgBr 25 °C 1.3×10–21 C, L
Cloruro de mercurio (I) Hg2Cl2 25 °C 2×10–18 C, L
Ioduro de mercurio (I) HgI 25 °C 1.2×10–28 C, L
Sulfato de mercurio (I) Hg2SO4 25 °C 6×10–7; 6.5×10–7 P; w1
Hidróxido de níquel (II) Ni(OH)2 25 °C 5.48×10–16 w1
Sulfuro de níquel (II) NiS 18 °C 1.4×10–24 C, L
Sulfuro de níquel (II) (en la forma menos soluble) NiS 18 °C-25 °C 10–27 P
Sulfuro de níquel (II) (en la forma más soluble) NiS 18 °C-25 °C 10–21 P
tartrato ácido de potasio KHC4H4O6 18 °C 3.8×10–4 C, L
Perclorato de potasio KClO4 25 °C 1.05×10–2 w1
Peryodato de potasio KIO4 25° 3.71×10–4 w1
Acetato de plata AgC2H3O2 16 °C 1.82×10–3 L
Bromato de plata AgBrO3 20 °C 3.97×10–5 C, L
Bromato de plata AgBrO3 25 °C 5.77×10–5 C, L
Bromuro de plata AgBr 18 °C 4.1×10–13 C, L
Bromuro de plata AgBr 25 °C 7.7×10–13 C, L
Carbonato de plata Ag2CO3 25 °C 6.15×10–12 C, L
Cloruro de plata AgCl 4.7 °C 0.21×10–10 C, L
Cloruro de plata AgCl 9.7 °C 0.37×10–10 L
Cloruro de plata AgCl 25 °C 1.56×10–10 C, L
Cloruro de plata AgCl 50 °C 13.2×10–10 C, L
Cloruro de plata AgCl 100 °C 21.5×10–10 C, L
Cromato de plata Ag2CrO4 14.8 °C 1.2×10–12 C, L
Cromato de plata Ag2CrO4 25 °C 9×10–12 C, L
Cianuro de plata Ag2(CN)2 20 °C 2.2×10–12 C, L
Dicromato de plata Ag2Cr2O7 25 °C 2×10–7 L
Hidróxido de plata AgOH 20 °C 1.52×10–8 C, L
Iodato de plata AgIO3 9.4 °C 0.92×10–8 C, L
Ioduro de plata AgI 13 °C 0.32×10–16 C, L
Ioduro de plata AgI 25 °C 1.5×10–16 C, L
Nitrito de plata AgNO2 25 °C 5.86×10–4 L
Oxalato de plata Ag2C2O4 25 °C 1.3×10–11 L
Sulfato de plata Ag2SO4 18 °C-25 °C 1.2×10–5 P
Sulfuro de plata Ag2S 18 °C 1.6×10–49 C, L
Tiocianato de plata AgSCN 18 °C 0.49×10–12 C, L
Tiocianato de plata AgSCN 25 °C 1.16×10–12 C, L
Carbonato de estroncio SrCO3 25 °C 1.6×10–9 C, L
Cromato de estroncio SrCrO4 18 °C-25 °C 3.6×10–5 P
Fluoruro de estroncio SrF2 18 °C 2.8×10–9 C, L
Oxalato de estroncio SrC2O4 18 °C 5.61×10–8 C, L
Sulfato de estroncio SrSO4 2.9 °C 2.77×10–7 C, L
Sulfato de estroncio SrSO4 17.4 °C 2.81×10–7 C, L
Bromuro de talio (I) TlBr 25 °C 4×10–6 L
Cloruro de talio (I) TlCl 25 °C 2.65×10–4 L
Sulfato de talio (I) Tl2SO4 25 °C 3.6×10–4 L
Tiocianato de talio (I) TlSCN 25 °C; 2.25×10–4 L
Hidróxido de estaño (II) Sn(OH)2 18 °C-25 °C 1×10–26 P
Hidróxido de estaño (II) Sn(OH)2 25 °C 5.45×10–27; 1.4×10–28 w1; w2
Sulfuro de estaño (II) SnS 25 °C 10–28 P
Hidróxido de zinc Zn(OH)2 18 °C-20 °C 1.8×10–14 C, L
Oxalato de zinc dihidrato ZnC2O4.2H2O 18 °C 1.35×10–9 C, L
Sulfuro de zinc ZnS 18 °C 1.2×10–23 C, L
Fuente legenda: L=Lange's 10th ed.; C=CRC 44th ed.; P=General Chemistry by Pauling, 1970 ed.; w1=Web source 1; w2=Web source 2

Véase también

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Referencias

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  1. ↑ Pauling, Linus: General Chemistry, Dover Publishing, 1970, p 450
  2. ↑ H.P.R. Frederikse, David R. Lide (ed.). CRC Handbook of Chemistry and Physics. ISBN 0-8493-0478-4. 

Enlaces externos

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