Calculadora del producto de solubilidad (Kps)
Datos de entrada
| Calcular | Calcular la solubilidad molar |
|---|---|
| Tipo de sal | Tipo AB (p. ej. AgCl) |
| Kps | 1,8e-10 |
| Solubilidad molar | 1e-5 M |
Calculadora del producto de solubilidad (Kps)
Convierte entre el producto de solubilidad Kps y la solubilidad molar s de una sal poco soluble. Elige la estequiometría de disolución (AB, AB₂, AB₃ o A₂B₃) y resuelve en cualquiera de los dos sentidos.
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Entender el producto de solubilidad
Cuando una sal poco soluble se encuentra en agua, una pequeña parte se disuelve en iones hasta que la disolución se satura. En ese punto la velocidad de disolución iguala a la de cristalización, y el sistema está en equilibrio. El producto de solubilidad Kps es la constante de equilibrio de ese proceso. Para una sal que se disuelve según
AxBy⇌xAy++yBx−el producto de solubilidad es el producto de las concentraciones iónicas, cada una elevada a su coeficiente estequiométrico:
Ksp=[Ay+]x[Bx−]yAquí Kps se escribe como un número adimensional porque se construye a partir de actividades iónicas —cocientes respecto a un estado de referencia de 1 mol/L— y no de concentraciones brutas.
La solubilidad molar s es el número de moles de la sal que se disuelven por litro de disolución saturada. Como los iones proceden de una única fuente, cada concentración iónica puede escribirse en función de s, lo que reduce Kps a una expresión compacta por cada tipo de sal.
| Tipo de sal | Disolución | Kps en función de s | Solubilidad s |
|---|---|---|---|
| AB | A⁺ + B⁻ | ||
| AB₂ / A₂B | A²⁺ + 2 B⁻ | ||
| AB₃ / A₃B | A³⁺ + 3 B⁻ | ||
| A₂B₃ / A₃B₂ | 2 A³⁺ + 3 B²⁻ |
Ejemplo resuelto
El cloruro de plata es una sal 1:1 (AB) clásica:
AgCl⇌Ag++Cl−A 25 °C su producto de solubilidad es . Como se libera un Ag⁺ y un Cl⁻ por unidad fórmula, ambas concentraciones iónicas son iguales a la solubilidad molar s, así que . Despejando s:
s=Ksp=1.8×10−10≈1.34×10−5 mol/LDe modo que una disolución saturada de AgCl contiene solo unos 13 micromoles de sal disuelta por litro, razón por la cual el cloruro de plata parece insoluble.
Por qué el coeficiente crece con la estequiometría
Las sales que liberan más iones tienen coeficientes mayores. El fluoruro de calcio se disuelve como CaF₂ → Ca²⁺ + 2 F⁻, de modo que la concentración de fluoruro es el doble de la de calcio: y . Al sustituir se obtiene
Ksp=[Ca2+][F−]2=s(2s)2=4s3La misma lógica produce para una sal AB₃ y para una sal A₂B₃. Como el exponente sobre s cambia con el tipo de sal, dos sales con valores idénticos de Kps pueden tener solubilidades molares muy distintas: no se pueden comparar solubilidades directamente a partir de Kps salvo que las estequiometrías coincidan.
El efecto del ion común
Las conversiones anteriores suponen que la sal se disuelve en agua pura. Si el agua ya contiene uno de los iones —por ejemplo cloruro procedente de NaCl disuelto— el equilibrio de disolución se desplaza hacia el sólido y se disuelve menos sal. Este es el efecto del ion común. El propio Kps no cambia, pero la solubilidad molar disminuye, a veces en varios órdenes de magnitud. Para tenerlo en cuenta se mantiene la expresión de Kps pero se sustituye la concentración de fondo elevada del ion compartido en lugar de suponer que ambos iones proceden solo de la sal que se disuelve.
Preguntas frecuentes (FAQ)
¿Cómo se relaciona Kps con la solubilidad molar?
Para una sal que se disuelve como AₓBᵧ, el producto de solubilidad es igual al producto de las concentraciones iónicas, cada una elevada a su coeficiente estequiométrico. Si se escribe cada concentración iónica en función de la solubilidad molar s, se obtiene una única relación que depende solo de la estequiometría: Kps = s² para una sal AB, Kps = 4s³ para AB₂ o A₂B, Kps = 27s⁴ para AB₃ o A₃B, y Kps = 108s⁵ para A₂B₃. Al despejar cada una se obtiene s; por ejemplo, s = √Kps para una sal AB.
¿Qué es la solubilidad molar?
La solubilidad molar es el número de moles de un sólido que se disuelven en un litro de disolución para alcanzar el equilibrio de saturación, expresado en mol/L. Es distinta del valor de Kps en sí: dos sales pueden tener valores de Kps parecidos pero solubilidades molares muy diferentes si su estequiometría difiere, porque los iones se liberan en proporciones distintas. La solubilidad molar es la magnitud que realmente medirías al saturar agua con la sal y analizar los iones disueltos.
¿Por qué cambia la fórmula según el tipo de sal?
Los exponentes y coeficientes proceden directamente de la ecuación de disolución. AgCl → Ag⁺ + Cl⁻ da Kps = [Ag⁺][Cl⁻] = s·s = s². CaF₂ → Ca²⁺ + 2F⁻ da Kps = [Ca²⁺][F⁻]² = s·(2s)² = 4s³. Fe(OH)₃ → Fe³⁺ + 3OH⁻ da Kps = s·(3s)³ = 27s⁴, y una sal 2:3 como A₂B₃ da Kps = (2s)²·(3s)³ = 108s⁵. Como la relación no es lineal, hay que hacer coincidir el tipo de sal con su disolución real antes de convertir.
¿Qué es el efecto del ion común?
Añadir una sal soluble que comparte un ion con una sal poco soluble reduce la solubilidad de esta última. Por ejemplo, el AgCl es mucho menos soluble en una disolución que ya contiene iones cloruro (procedentes del NaCl) que en agua pura. El cloruro disuelto desplaza el equilibrio de disolución hacia el sólido, de modo que se disuelve menos AgCl, aunque el propio Kps no cambia con la concentración. La conversión simple Kps = s² que se emplea aquí supone agua pura sin iones comunes presentes; en su presencia habría que resolver el equilibrio incluyendo el ion adicional.
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