¿Estás aprendiendo química pero no acabas de entender la constante del producto de solubilidad o quieres aprender más sobre ella? No estás seguro de cómo calcular la solubilidad molar a partir de $K_s_p$? La constante de solubilidad, o $K_s_p$, es una parte importante de la química, especialmente cuando se trabaja con ecuaciones de solubilidad o se analiza la solubilidad de diferentes solutos. Cuando se tiene un conocimiento sólido de la $K_s_p$, esas preguntas son mucho más fáciles de responder
En esta guía de química de la $K_s_p$, explicaremos la definición de química de la $K_s_p$, cómo resolverla (con ejemplos), qué factores la afectan y por qué es importante. Al final de esta guía, también tenemos una tabla con los valores de $K_s_p$ para una larga lista de sustancias para facilitarte la búsqueda de los valores de la constante de solubilidad.
¿Qué es $K_s_p$?
$K_s_p$ se conoce como la constante de solubilidad o producto de solubilidad. Es la constante de equilibrio utilizada para las ecuaciones cuando una sustancia sólida se disuelve en una solución líquida/acuosa. Como recordatorio, un soluto (lo que se disuelve) se considera soluble si más de 1 gramo del mismo puede disolverse completamente en 100 ml de agua.
$K_s_p$ se utiliza para solutos que son sólo ligeramente solubles y no se disuelven completamente en la solución. (Un soluto es insoluble si nada o casi nada de él se disuelve en la solución). $K_s_p$ representa la cantidad de soluto que se disolverá en la solución.
El valor de $K_s_p$ varía en función del soluto. Cuanto más soluble es una sustancia, mayor es su valor químico de $K_s_p$. ¿Y qué son las unidades de $K_s_p$? En realidad, ¡no tiene unidad! El valor $K_s_p$ no tiene unidades porque las concentraciones molares de los reactivos y los productos son diferentes para cada ecuación. Esto significaría que la unidad $K_s_p$ sería diferente para cada problema y sería difícil de resolver, así que para hacerlo más sencillo, los químicos suelen dejar de lado las unidades $K_s_p$. En esta sección, explicamos cómo escribir las expresiones de química de $K_s_p$ y cómo resolver el valor de $K_s_p$. En la mayoría de las clases de química, rara vez necesitarás resolver el valor de $K_s_p$; la mayoría de las veces escribirás las expresiones o utilizarás los valores de $K_s_p$ para resolver la solubilidad (lo que explicamos cómo hacer en la sección «¿Por qué es importante $K_s_p$?»).
Escribiendo expresiones de $K_s_p$
A continuación se muestra la ecuación del producto de solubilidad que va seguida de cuatro problemas de química de $K_s_p$ para que puedas ver cómo escribir las expresiones de $K_s_p$.
Para la reacción $A_aB_b$(s) ⇌ $aA^b^{+}$(aq) + $bB^a^{-}$ (aq)
La expresión de solubilidad es $K_s_p$= $^a$ $^b$
La primera ecuación se conoce como ecuación de disociación, y la segunda es la expresión $K_s_p$ equilibrada.
Para estas ecuaciones:
- A y B representan diferentes iones y sólidos. En estas ecuaciones, también se denominan «productos».
- A y b representan los coeficientes utilizados para equilibrar la ecuación
- (aq) y (s) indican en qué estado se encuentra el producto (acuoso o sólido, respectivamente)
- Los paréntesis representan la concentración molar. Así, representa la concentración molar de AgCl.
- p es la presión parcial del gas sobre el líquido
- k es la constante de la ley de Henry
- c es la concentración de gas en el líquido
- Producto iónico > $K_s_p$ entonces se producirá precipitación
- Producto iónico < $K_s_p$ entonces no se producirá precipitación
Para escribir correctamente las expresiones $K_s_p$, es necesario conocer bien los nombres químicos, los iones poliatómicos y las cargas asociadas a cada ion. Además, lo fundamental a tener en cuenta con estas ecuaciones es que cada concentración (representada por los corchetes) se eleva a la potencia de su coeficiente en la expresión $K_s_p$ equilibrada.
Veamos algunos ejemplos.
Ejemplo 1
$PbBr_2$(s) ⇌ $Pb^2^{+}$ (aq) + $2Br^{¯}$ (aq)
$K_s_p$= $ $^2$
En este problema, no olvides elevar al cuadrado el Br en la ecuación $K_s_p$. Lo haces por el coeficiente «2» en la ecuación de disociación.
Ejemplo 2
CuS(s) ⇌ $Cu^{+}$ (aq) + S¯(aq)
$K_s_p$=
Ejemplo 3
$Ag_2CrO_4$ (s) ⇌ 2$Ag^{+}$ (aq) + $CrO_4^2^{-}$ (aq)
$K_s_p$= $^2$
Ejemplo 4
$Cu_3$ $(PO_4)^2$ (s) ⇌ $3Cu^2^{+}$ (aq) + $2PO_4^3^{¯}$ (aq)
$K_s_p$ = $^3$ $^2$
Resolución de $K_s_p$ con solubilidad
Para calcular un valor de $K_s_p$, es necesario tener los valores de solubilidad molar o ser capaz de encontrarlos.
Pregunta: Determinar el $K_s_p$ del AgBr (bromuro de plata), dado que su solubilidad molar es de 5,71 x $10^{¯}^7$ moles por litro.
En primer lugar, hay que escribir las dos ecuaciones.
AgBr(s) ⇌ $Ag^{+}$ (aq) + $Br^{¯}$ (aq)
$K_s_p$ =
Ahora, como en este problema estamos resolviendo un valor real de $K_s_p$, enchufamos los valores de solubilidad que nos dieron:
$K_s_p$ = (5.71 x $10^{¯}^7$) (5,71 x $10^{¯}^7$) = 3,26 x $10^{¯}^13$
El valor de $K_s_p$ es 3,26 x $10^{¯}^13$
¿Qué factores afectan a $K_s_p$?
En esta sección, discutimos los principales factores que afectan al valor de la constante de solubilidad.
Temperatura
La mayoría de los solutos se vuelven más solubles en un líquido a medida que aumenta la temperatura. Si quieres una prueba, comprueba lo bien que se mezcla el café instantáneo en una taza de agua fría en comparación con una taza de agua caliente. La temperatura afecta a la solubilidad tanto de los sólidos como de los gases, pero no se ha descubierto que tenga un impacto definido en la solubilidad de los líquidos.
Presión
La presión también puede afectar a la solubilidad, pero sólo para los gases que están en los líquidos. La ley de Henry establece que la solubilidad de un gas es directamente proporcional a la presión parcial del mismo.
La ley de Henry se escribe como p=kc, donde
La ley de Henry muestra que, a medida que disminuye la presión parcial, la concentración de gas en el líquido también disminuye, lo que a su vez disminuye la solubilidad. Por tanto, a menor presión menor solubilidad, y a mayor presión mayor solubilidad.
Puedes ver la ley de Henry en acción si abres una lata de refresco. Cuando la lata está cerrada, el gas está bajo más presión, y hay muchas burbujas porque gran parte del gas está disuelto. Cuando abres la lata, la presión disminuye y, si dejas el refresco fuera el tiempo suficiente, las burbujas acabarán desapareciendo porque la solubilidad ha disminuido y ya no están disueltas en el líquido (han salido burbujeando de la bebida).
Tamaño molecular
Generalmente, los solutos con moléculas más pequeñas son más solubles que los que tienen partículas de moléculas. Es más fácil que el disolvente rodee a las moléculas más pequeñas, por lo que esas moléculas pueden disolverse más rápido que las moléculas más grandes.
¿Por qué es importante $K_s_p$?
¿Por qué importa la constante de solubilidad? A continuación se presentan tres ocasiones clave en las que necesitará utilizar la química $K_s_p$.
Para encontrar la solubilidad de los solutos
¿Se pregunta cómo calcular la solubilidad molar a partir de $K_s_p$? Conocer el valor de $K_s_p$ permite encontrar la solubilidad de diferentes solutos. He aquí un ejemplo: El valor de $K_s_p$ de $Ag_2SO_4$ ,sulfato de plata, es de 1,4×$10^{-}^5$. Determina la solubilidad molar.
Primero, tenemos que escribir la ecuación de disociación: $K_s_p$=$ ^2$ $
A continuación, introducimos el valor de $K_s_p$ para crear una expresión algebraica.
1,4×$10^{-}^5$= $(2x)^2$ $(x)$
1.4×$10^{-}^5$= $4x^3$
$x$==1,5x$10^{-}^2$ M
$2x$= =3.0x$10^{-}^2$ M
Para predecir si se formará un precipitado en las reacciones
Cuando conocemos el valor de $K_s_p$ de un soluto, podemos averiguar si se producirá un precipitado si se mezcla una disolución de sus iones. A continuación se muestran las dos reglas que determinan la formación de un precipitado.
Para entender el efecto de iones comunes
$K_s_p$ también es una parte importante del efecto de iones comunes. El efecto del ion común establece que cuando se mezclan dos soluciones que comparten un ion común, el soluto con el valor $K_s_p$ más pequeño precipitará primero.
Por ejemplo, digamos que se añaden BiOCl y CuCl a una solución. Ambos contienen iones $Cl^{-}$. El valor $K_s_p$ del BiOCl es 1,8×$10^{-}^31$ y el valor $K_s_p$ del CuCl es 1,2×$10^{-}^6$. El BiOCl tiene el valor $K_s_p$ más pequeño, por lo que precipitará antes que el CuCl.
Tabla de constantes de productos de solubilidad
A continuación se muestra una tabla con los valores $K_s_p$ de muchas sustancias comunes. Los valores de $K_s_p$ son para cuando las sustancias están alrededor de los 25 grados Celsius, que es el estándar. Como los valores de $K_s_p$ son tan pequeños, puede haber pequeñas diferencias en sus valores dependiendo de la fuente que se utilice. Los datos de este gráfico proceden del Departamento de Química de la Universidad de Rhode Island.
| Sustancia | Fórmula | Valor K_s_p$ | Hidróxido de aluminio | Al(OH)_3$ | 1.3×$10^{-}^33$ |
| Fosfato de aluminio | $AlPO_4$ | 6,3×$10^{-}^19$ |
| Carbonato de bario | $BaCO_3$ | 5.1×$10^{-}^9$ |
| Cromato de bario | $BaCrO_4$ | 1,2×$10^{-}^10$ |
| Fluoruro de bario | $BaF_2$ | 1.0×$10^{-}^6$ |
| Hidróxido de bario | Ba(OH)_2$ | 5×$10^{-}^3$ | Sulfato de bario | BaSO_4$ | 1.1×$10^{-}^10$ | Sulfito de bario | $BaSO_3$ | 8×$10^{-}^7$ | Tiosulfato de bario | $BaS_2O_3$ | 1.6×$10^{-}^6$ |
| Cloruro de bismuto | BiOCl$ | 1.8×$10^{-}^31$ |
| Hidróxido de bismuto | $BiOOH$ | 4×$10^{-}^10$ | Carbonato de cadmio | $CdCO_3$ | 5.2×$10^{-}^12$ |
| Hidróxido de cadmio | Cd(OH)_2$ | 2,5×$10^{-}^14$ | Oxalato de cadmio | CdC_2O_4$ | 1.5×$10^{-}^8$ |
| Sulfuro de cadmio | $CdS$ | 8×$10^{-}^28$ |
| Carbonato de calcio | $CaCO_3$ | 2.8×$10^{-}^9$ |
| Cromato de calcio | $CaCrO_4$ | 7,1×$10^{-}^4$ |
| Fluoruro de calcio | $CaF_2$ | 5.3×$10^{-}^9$ |
| Hidrógeno fosfato de calcio | $CaHPO_4$ | 1×$10^{-}^7$ |
| Hidróxido de calcio | $Ca(OH)_2$ | 5.5×$10^{-}^6$ |
| Oxalato de calcio | CaC_2O_4$ | 2.7×$10^{-}^9$ |
| Fosfato de calcio | Ca_3(PO_4)_2$ | 2,0×$10^{-}^29$ | Sulfato de calcio | CaSO_4$ | 9.1×$10^{-}^6$ |
| Sulfito de calcio | CaSO_3$ | 6.8×$10^{-}^8$ |
| Hidróxido de cromo (II) | Cr(OH)_2$ | 2×$10^{-}^16$ | Hidróxido de cromo (III) | Cr(OH)_3$ | 6.3×$10^{-}^31$ |
| Carbonato de cobalto (II) | $CoCO_3$ | 1,4×$10^{-}^13$ | Hidróxido de cobalto (II) | $Co(OH)_2$ | 1.6×$10^{-}^15$ |
| Hidróxido de cobalto (III) | $Co(OH)_3$ | 1.6×$10^{-}^44$ |
| Sulfuro de cobalto (II) | $CoS$ | 4×$10^{-}^21$ | Cloruro de cobre (I) | $CuCl$ | 1.2×$10^{-}^6$ |
| Cianuro de cobre (I) | $CuCN$ | 3,2×$10^{-}^20$ | Yoduro de cobre (I) | $CuI$ | 1.1×$10^{-}^12$ |
| Arseniato de cobre (II) | $Cu_3(AsO_4)_2$ | 7.6×$10^{-}^36$ |
| Carbonato de cobre (II) | $CuCO_3$ | 1,4×$10^{-}^10$ | Cromato de cobre (II) | $CuCrO_4$ | 3.6×$10^{-}^6$ |
| Ferrocianuro de cobre (II) | $Cu$ | 1,3×$10^{-}^16$ | Hidróxido de cobre (II) | $Cu(OH)_2$ | 2.2×$10^{-}^20$ | Sulfuro de cobre (II) | $CuS$ | 6×$10^{-}^37$ | Carbonato de hierro (II) | $FeCO_3$ | 3.2×$10^{-}^11$ |
| Hidróxido de hierro (II) | Fe(OH)_2$ | 8.0$10^{-}^16$ | Sulfuro de hierro (II) | $FeS$ | 6×$10^{-}^19$ | Arseniato de hierro (III) | $FeAsO_4$ | 5.7×$10^{-}^21$ |
| Ferrocianuro de hierro (III) | $Fe_4_3$ | 3.3×$10^{-}^41$ |
| Hidróxido de hierro (III) | Fe(OH)_3$ | 4×$10^{-}^38$ | FePO_4$ | 1.3×$10^{-}^22$ |
| Arsenato de plomo (II) | $Pb_3(AsO_4)_2$ | 4×$10^{-}^6$ | Azida de plomo (II) | $Pb(N_3)_2$ | 2.5×$10^{-}^9$ |
| Bromuro de plomo (II) | $PbBr_2$ | 4,0×$10^{-}^5$ | Carbonato de plomo (II) | $PbCO_3$ | 7.4×$10^{-}^14$ |
| Cloruro de plomo (II) | $PbCl_2$ | 1,6×$10^{-}^5$ | Cromato de plomo (II) | $PbCrO_4$ | 2.8×$10^{-}^13$ |
| Fluoruro de plomo (II) | $PbF_2$ | 2,7×$10^{-}^8$ | Hidróxido de plomo (II) | $Pb(OH)_2$ | 1.2×$10^{-}^15$ |
| Yoduro de plomo (II) | $PbI_2$ | 7,1×$10^{-}^9$ | Sulfato de plomo (II) | $PbSO_4$ | 1.6×$10^{-}^8$ |
| Sulfuro de plomo (II) | $PbS$ | 3×$10^{-}^28$ | Carbonato de litio | $Li_2CO_3$ | 2.5×$10^{-}^2$ |
| Fluoruro de litio | LiF$ | 3,8×$10^{-}^3$ |
| Fosfato de litio | $Li_3PO_4$ | 3.2×$10^{-}^9$ |
| Fosfato amónico de magnesio | $MgNH_4PO_4$ | 2.5×$10^{-}^13$ |
| Arseniato de magnesio | $Mg_3(AsO_4)_2$ | 2×$10^{-}^20$ | Carbonato de magnesio | $MgCO_3$ | 3.5×$10^{-}^8$ |
| Fluoruro de magnesio | $MgF_2$ | 3,7×$10^{-}^8$ |
| Hidróxido de magnesio | $Mg(OH)_2$ | 1.8×$10^{-}^11$ |
| Oxalato de magnesio | $MgC_2O_4$ | 8.5×$10^{-}^5$ |
| Fosfato de magnesio | $Mg_3(PO_4)_2$ | 1×$10^{-}^25$ | Carbonato de manganeso (II) | $MnCO_3$ | 1.8×$10^{-}^11$ |
| Hidróxido de manganeso (II) | Mn(OH)_2$ | 1.9×$10^{-}^13$ |
| Sulfuro de manganeso (II) | $MnS$ | 3×$10^{-}^14$ | Bromuro de mercurio (I) | $Hg_2Br_2$ | 5.6×$10^{-}^23$ |
| Cloruro de mercurio (I) | $Hg_2Cl_2$ | 1,3×$10^{-}^18$ | Yoduro de mercurio (I) | $Hg_2I_2$ | 4.5×$10^{-}^29$ | Sulfuro de mercurio (II) | $HgS$ | 2×$10^{-}^53$ | Carbonato de níquel (II) | $NiCO_3$ | 6.6×$10^{-}^9$ |
| Hidróxido de níquel (II) | Ni(OH)_2$ | 2.0×$10^{-}^15$ |
| Sulfuro de níquel (II) | $NiS$ | 3×$10^{-}^19$ |
| Fluoruro de escandio | $ScF_3$ | 4.2×$10^{-}^18$ |
| Hidróxido de escandio | Sc(OH)_3$ | 8.0×$10^{-}^31$ |
| Acetato de plata | $Ag_2CH_3O_2$ | 2,0×$10^{-}^3$ | Arseniato de plata | $Ag_3AsO_4$ | 1.0×$10^{-}^22$ |
| Azida de plata | $AgN_3$ | 2,8×$10^{-}^9$ |
| Bromuro de plata | $AgBr$ | 5.0×$10^{-}^13$ |
| Cloruro de plata | $AgCl$ | 1,8×$10^{-}^10$ | Cromato de plata | $Ag_2CrO_4$ | 1.1×$10^{-}^12$ |
| Cianuro de plata | $AgCN$ | 1,2×$10^{-}^16$ | Yodato de plata | $AgIO_3$ | 3.0×$10^{-}^8$ |
| Yoduro de plata | $AgI$ | 8,5×$10^{-}^17$ | Nitrito de plata | $AgNO_2$ | 6.0×$10^{-}^4$ |
| Sulfato de plata | $Ag_2SO_4$ | 1.4×$10^{-}^5$ |
| Sulfuro de plata | $Ag_2S$ | 6×$10^{-}^51$ | Sulfito de plata | $Ag_2SO_3$ | 1.5×$10^{-}^14$ |
| Tiocianato de plata | $AgSCN$ | 1.0×$10^{-}^12$ |
| Carbonato de estroncio | SrCO_3$ | 1.1×$10^{-}^10$ | Cromato de estroncio | $SrCrO_4$ | 2,2×$10^{-}^5$ | Fluoruro de estroncio | $SrF_2$ | 2.5×$10^{-}^9$ | Sulfato de estroncio | $SrSO_4$ | 3,2×$10^{-}^7$ | Bromuro de Talio (I) | $TlBr$ | 3.4×$10^{-}^6$ |
| Cloruro de Talio (I) | $TlCl$ | 1.7×$10^{-}^4$ |
| Yoduro de Talio (I) | $TlI$ | 6,5×$10^{-}^8$ | Hidróxido de Talio (III) | $Tl(OH)_3$ | 6.3×$10^{-}^46$ |
| Hidróxido de estaño (II) | Sn(OH)_2$ | 1.4×$10^{-}^28$ |
| Sulfuro de estaño (II) | $SnS$ | 1×$10^{-}^26$ | Carbonato de zinc | $ZnCO_3$ | 1.4×$10^{-}^11$ |
| Hidróxido de zinc | Zn(OH)_2$ | 1,2×$10^{-}^17$ |
| Oxalato de zinc | ZnC_2O_4$ | 2.7×$10^{-}^8$ |
| Fosfato de zinc | $Zn_3(PO_4)_2$ | 9.0×$10^{-}^33$ |
| Sulfuro de zinc | $ZnS$ | 2×$10^{-}^25$ |
Conclusión: Guía de química $K_s_p$
¿Qué es $K_s_p$ en química? La constante del producto de solubilidad, o $K_s_p$, es un aspecto importante de la química cuando se estudia la solubilidad de diferentes solutos. La $K_s_p$ representa la cantidad de soluto que se disolverá en la solución, y cuanto más soluble sea una sustancia, mayor será el valor de la $K_s_p$ en química.
Para calcular la constante del producto de solubilidad, primero tendrás que escribir la ecuación de disociación y la expresión equilibrada de la $K_s_p$, y luego introducir las concentraciones molares, si te las dan.
La constante de solubilidad puede verse afectada por la temperatura, la presión y el tamaño molecular, y es importante para determinar la solubilidad, predecir si se formará un precipitado y comprender el efecto de los iones comunes.
¿Qué sigue? Ahoga tus penas en nuestra guía completa de las 11 reglas de solubilidad.
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Christine se graduó en la Universidad Estatal de Michigan con títulos en Biología Ambiental y Geografía y recibió su Master en la Universidad de Duke. En el instituto obtuvo una puntuación del 99º percentil en el SAT y fue nombrada finalista del National Merit. Ha enseñado inglés y biología en varios países.