Introducción a la Química
Objetivo de aprendizaje
- Utilizar las reglas de solubilidad para determinar si se forma un precipitado cuando se mezclan dos solutos.
Puntos clave
- A veces los iones en solución reaccionan entre sí para formar una nueva sustancia que es insoluble (no se disuelve), llamada precipitado.
- Se puede utilizar un conjunto de reglas para predecir si las sales precipitarán.
- La propiedad de ciertos iones de precipitar puede utilizarse para aislar un ion particular de la solución.
Términos
- caciónUn ion con carga positiva, en contraposición a un anión.
- aniónUn ion con carga negativa, en contraposición a un catión.
- precipitadoUn sólido que sale de la fase líquida de una solución.
- PrecipitarSalir de una solución líquida en forma sólida.
- Ión espectadorUn ion que existe como reactivo y producto en una reacción química.
- InsolubleAquello que no puede disolverse.
- Nitratos (NO3-): Todos son solubles.
- Sales de potasio (K+), sodio (Na+) y amonio (NH4+): Todas son solubles.
- Cloruros (Cl-), bromuros (Br-) y yoduros (I-): Todos son solubles excepto las sales de plata (Ag+), plomo (II) (Pb2+) y mercurio (II) (Hg2+).
- Sulfatos (SO42-): Todos son solubles excepto el plomo (II) (Pb2+), el bario (Ba2+) y el calcio (Ca2+).
- Carbonatos (CO32-): Todos son insolubles excepto los de potasio (K+), sodio (Na+) y amonio (NH4+).
- Compuestos con flúor: Todos son solubles excepto el magnesio (Mg2+), el calcio (Ca2+), el estroncio (Sr2+), el bario (Ba2+) y el plomo(II) (Pb2+).
- Percloratos (ClO4-) y acetatos (C2H3O2-): Todos son solubles.
- Hidróxidos metálicos (OH-) y óxidos (O2-): La mayoría son insolubles.
- Sales de fosfatos (PO43-), oxalatos (C2O42-), cromatos (CrO42-) y sulfuros (S2-): Generalmente insolubles.
Reacciones de precipitación
A veces los iones en solución reaccionan entre sí para formar una nueva sustancia que precipita; esta reacción se llama reacción de precipitación. Se formará un precipitado si cualquier combinación de cationes y aniones puede convertirse en un sólido.
Reglas de la precipitación
Tenga en cuenta que los compuestos solubles se disolverán en agua y los insolubles no.
La siguiente lista resume las combinaciones que formarán precipitados en solución:
Ejemplo de reacción de precipitación
Imagina que tienes dos tubos de ensayo y tres soluciones: solución de cloruro de cobre (II) (CuCl2), solución de carbonato sódico (Na2CO3) y solución de sulfato sódico (Na2SO4). Pones 5 mL de cloruro de cobre (II) en los tubos 1 y 2. Añades 5 mL de carbonato sódico en el tubo 1. Se forma un precipitado, que parece una mota de polvo de color azul claro. Añades con cuidado la solución de sulfato sódico en el tubo 2. No se forma ningún precipitado. La solución sigue siendo de color azul claro. ¿Qué ha pasado?
Para la reacción 1, tienes los siguientes iones en tu solución: Cu2+, Cl-, Na+ y CO32-. El producto que se forma puede ser insoluble, en cuyo caso se formará un precipitado, o soluble, en cuyo caso la solución será clara. Veamos cómo los iones de este ejemplo podrían haberse combinado entre sí:
Cu^{2+} + CO_3\ ^{2-}
Cu^{2+} + 2Cl^-
Na^+ + Cl^-
Na^+ + Cl^-
2Na^+ + CO_3 ^{2-} \rightarrow Na_2CO_3
Se pueden excluir automáticamente las reacciones en las que el carbonato de sodio y el cloruro de cobre (II) son los productos porque éstos eran los reactantes iniciales. La ecuación química equilibrada es:
{2Na^+} + {Cu^{2+}} + {2Cl^-} +{CO_3 ^{2-}} + {Cl^-} \N – flecha derecha {CuCO_3} + {2Na^+} + {2Na^+} + {Cl^-} + {2Na^+} + {2Cl^-}
Sabes que el cloruro de sodio (NaCl) es soluble en agua, por lo que el producto restante (carbonato de cobre) debe ser el insoluble. Según las reglas de precipitación, los únicos carbonatos solubles (CO32-) son el potasio (K+), el sodio (Na+) y el amonio (NH4+). Por tanto, el Na2CO3 permanecerá en solución, pero el CuCO3 precipitará.
Nota cómo los iones sodio y cloruro permanecen inalterados durante la reacción. Se denominan iones espectadores. Se pueden eliminar de la ecuación dando lugar a la reacción global de precipitación:
Cu^{2+} + CO_3\ ^{2-} \^^2-}
La reacción 2 tiene Cu2+, Cl-, Na+, y SO42- en solución. Las posibles combinaciones de los iones son las siguientes:
Cu^{2+} + SO_4\ ^{2-} \rightarrow CuSO_4
Na^+ + Cl^- \rightarrow NaCl
Cu^2+ 2Cl^- \rightarrow CuCl_2
2Na^+ + SO_4 ^{2-} \rightarrow Na_2SO_4
Una vez más, se pueden excluir las reacciones en las que el sulfato de sodio y el cloruro de cobre (II) son los productos, ya que eran los reactantes iniciales. La ecuación química equilibrada es:
{2Na^+} + {SO_4 ^{2-}} + {Cu^{2+}} + {2Cl^ -} \{2Na^+} + {SO_4 ^2-} + {Cu^{2+}} + {2Cl^-}
Si determinamos cuáles de estas sales son solubles y cuáles insolubles según las reglas, vemos que la mayoría de los cloruros y la mayoría de los sulfatos son solubles. Por eso no se forma ningún precipitado en esta segunda reacción. Incluso cuando los iones se recombinan, se separan inmediatamente y vuelven a la solución.
Aplicación de las reacciones de precipitación
Las reacciones de precipitación se utilizan a menudo para aislar un ion concreto de la solución. El proceso permite la eliminación selectiva de iones a través de las propiedades de solubilidad. La propiedad se utiliza para separar iones en un método llamado precipitación fraccionada.