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Química General · Solutions and equilibrium

Disoluciones y equilibrio químico

Una lección resuelta gratis y 40 problemas de práctica en los que dibujas tú mismo cada flecha curva.

¿Atascado con disoluciones y equilibrio químico? Escanea el problema.

Toma una foto de la reacción de tu tarea o de tu libro y dibuja su mecanismo con cada flecha revisada. 1 escaneo gratis ya, sin registrarte; 1 más con una cuenta gratuita.

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Lo que aprenderás

  • Convert between molarity, molality, mole fraction and ppm, and plan dilutions with M₁V₁ = M₂V₂.
  • Calculate freezing-point depression, boiling-point elevation, osmotic pressure and vapour pressure using the van 't Hoff factor, Raoult's law and Henry's law.
  • Write K expressions, compare Q with K, solve ICE tables, convert Kc to Kp and predict Le Châtelier shifts, including the effect of temperature through ΔH°.
  • Relate Ksp to molar solubility, predict precipitation from Q, and explain the common-ion effect and complex-ion formation.
  • Draw the proton transfers and Lewis acid–base steps behind solution equilibria with curved arrows.

Lección gratis

El texto de la lección resuelta. En Arrow Lab, cada paso incluye sus estructuras y sus flechas dibujadas.

Leer la lección gratis (7 partes)

Unidades de concentración

La molaridad, M, es el número de moles de soluto por litro de disolución; varía ligeramente con la temperatura porque el volumen también varía. La molalidad, m, es el número de moles de soluto por kilogramo de disolvente y no varía. La fracción molar, χ, es el número de moles de un componente dividido entre el número total de moles. Las partes por millón son la masa de soluto entre la masa de disolución × 10⁶, así que 1 ppm es 1 mg por kg (aproximadamente 1 mg/L en agua diluida). Al diluir, los moles de soluto no cambian: M₁V₁ = M₂V₂.

Propiedades coligativas

Propiedades que dependen únicamente del número de partículas disueltas: ΔTf = i·Kf·m, ΔTb = i·Kb·m y Π = i·M·R·T (T en kelvin, R = 0.08206 L·atm/(mol·K)). El factor de van 't Hoff i cuenta las partículas por unidad fórmula en el límite ideal: 1 para la glucosa, 2 para el NaCl, 3 para el CaCl₂. Para el agua, Kf = 1.86 °C·kg/mol y Kb = 0.512 °C·kg/mol. La ley de Raoult da la presión de vapor de un componente como P = χ·P°, de modo que un soluto no volátil disminuye la presión de vapor del disolvente.

Gases en líquidos

Ley de Henry: la solubilidad de un gas es proporcional a su presión parcial por encima del líquido, S = kH·P. Disolver un gas es exotérmico, así que gases como el O₂ y el CO₂ son menos solubles en agua caliente. El CO₂ disuelto reacciona ligeramente con el agua para formar ácido carbónico, y por eso el agua con gas es ligeramente ácida.

K, Q y tablas ICE

Para aA + bB ⇌ cC + dD, K = [C]ᶜ[D]ᵈ/([A]ᵃ[B]ᵇ); los sólidos y líquidos puros se omiten. Q tiene la misma forma con las concentraciones actuales: Q < K desplaza hacia los productos, Q > K hacia los reactivos. Una tabla ICE (inicial, cambio, equilibrio) convierte K en una ecuación en x; la aproximación de x pequeña solo es segura cuando x es menos de un 5 % de la cantidad inicial. Invertir una reacción invierte K, multiplicar los coeficientes por n eleva K a la potencia n, y Kp = Kc(RT)^Δn, con Δn = moles de productos gaseosos − moles de reactivos gaseosos.

Le Châtelier y la temperatura

Un equilibrio sometido a una perturbación se desplaza para contrarrestarla: añadir reactivo lo desplaza hacia los productos, comprimir lo desplaza hacia menos moles de gas, y un gas inerte a volumen constante o un catalizador no cambian nada. Solo la temperatura modifica K. La ecuación de van 't Hoff, ln(K₂/K₁) = −(ΔH°/R)(1/T₂ − 1/T₁), muestra que K aumenta con la temperatura en una reacción endotérmica y disminuye en una exotérmica.

Equilibrios de solubilidad

Una sal poco soluble establece el equilibrio MₐXᵦ(s) ⇌ aMⁿ⁺ + bXᵐ⁻ con Ksp = [M]ᵃ[X]ᵇ. Para el AgCl, Ksp = s²; para el CaF₂, Ksp = 4s³, así que las sales de distintos tipos de fórmula deben compararse mediante s, no mediante Ksp. Un ion común disminuye la solubilidad. Se forma un precipitado cuando Q > Ksp, usando las concentraciones después de mezclar. Un ácido disuelve las sales de aniones básicos (carbonato, hidróxido, fluoruro), y el amoniaco disuelve el AgCl formando [Ag(NH₃)₂]⁺: K = Ksp·Kf.

Lo que conviene recordar

Cuenta las partículas para las propiedades coligativas, ten presente qué es una fase pura al escribir K, compara Q con K (o Ksp) para predecir la dirección, recuerda que solo la temperatura modifica K y resuelve las tablas ICE sin atajos cuando x no es pequeña.

Problemas de práctica (40)

Practicar es gratis con una cuenta.

Dibuja el mecanismo 6

Equilibrios en disolución con flechas curvas

  • El ion acetato acepta un protón del aguaDibuja la transferencia de protón que hace básica una disolución de acetato de sodio y relaciónala con Kb = Kw/Ka.
  • El amoníaco acepta un protón del aguaDibuja la transferencia de protón del agua al amoníaco y usa el principio de Le Châtelier para predecir el efecto de un ion común sobre este equilibrio.
  • El ion amonio dona un protón al aguaDibuja la transferencia de protón que hace ácida una disolución de cloruro de amonio y relaciónala con Ka = Kw/Kb.
  • El dióxido de carbono reacciona con el agua para formar ácido carbónicoDibuja la adición de agua al CO₂ disuelto y las transferencias de protón a través del agua que dan ácido carbónico, y relaciona la pequeña constante de hidratación con la acidez del agua con gas.
  • El hidronio protona el carbonato mientras la caliza se disuelve en ácidoDibuja la transferencia de protón del hidronio al carbonato y explica por qué eliminar un anión básico aumenta la solubilidad de su sal.
  • El amoniaco se coordina a la plata(I)Dibuja el paso ácido–base de Lewis en el que un par solitario del amoniaco forma un enlace coordinado con Ag⁺, el paso que permite que el amoniaco disuelva el cloruro de plata.

Predice el producto 4

Concentración y propiedades coligativas

  • Presurizar CO₂ sobre aguaPredice cómo cambia la solubilidad de un gas con su presión parcial usando la ley de Henry.

Constantes de equilibrio y Le Châtelier

  • Producir más NO₂Predice qué perturbación desplaza hacia los productos un equilibrio en fase gaseosa endotérmico.
  • ¿Hacia dónde se desplazará?Calcula el cociente de reacción con exponentes estequiométricos y compáralo con K para predecir la dirección de la reacción neta.

Solubilidad e iones complejos

  • ¿Precipita CaF₂?Predice si se forma un precipitado comparando Q, calculado tras la dilución al mezclar, con Ksp.

Clasificar 3

Solubilidad e iones complejos

  • ¿Qué sal se disuelve en ácido?Reconoce que las sales de aniones básicos se vuelven más solubles en disolución ácida.
  • Ksp del fosfato de calcioEscribe la expresión del producto de solubilidad con los exponentes correctos para una sal con proporción de iones desigual.

Constantes de equilibrio y Le Châtelier

  • K para un equilibrio heterogéneoEscribe la expresión de la constante de equilibrio omitiendo los sólidos puros.

Comparar 2

Concentración y propiedades coligativas

  • Ordena los puntos de ebulliciónOrdena disoluciones acuosas por su punto de ebullición usando la molalidad total de partículas disueltas.

Solubilidad e iones complejos

  • Ordena las sales según su solubilidad molarOrdena sales de distintos tipos de fórmula según su solubilidad molar, no según su Ksp.

Calcular 19

Solubilidad e iones complejos

  • CaF₂ en una disolución de fluoruroCalcula la solubilidad molar de una sal en una disolución que ya contiene uno de sus iones.
  • Solubilidad del AgCl en NH₃ 1.0 MCombina Ksp y Kf en una sola constante de equilibrio y resuelve la solubilidad de una sal en una disolución con un agente complejante.
  • Ksp a partir de la solubilidad molarCalcula el Ksp a partir de la solubilidad molar de una sal 2:1.
  • Solubilidad molar de CaF₂Calcula la solubilidad molar de una sal 1:2 a partir de su Ksp.

Concentración y propiedades coligativas

  • Punto de congelación de una disolución de CaCl₂Calcula un punto de congelación con ΔTf = i·Kf·m usando el factor de van 't Hoff de un electrolito 1:2.
  • Oxígeno disuelto en aguaUsa la ley de Henry con una presión parcial para hallar la solubilidad de un gas en mg/L.
  • Molalidad de una disolución de glucosaCalcula la molalidad a partir de la masa de soluto y la masa de disolvente.
  • Molaridad de una disolución salinaCalcula la molaridad a partir de la masa de soluto y el volumen de disolución.
  • Fracción molar de etanolCalcula la fracción molar de uno de los componentes de una mezcla líquida binaria a partir de las masas.
  • Masa molar a partir de la presión osmóticaDetermina la masa molar de una macromolécula a partir de la presión osmótica de una disolución diluida.
  • Presión osmótica de la solución salinaCalcula la presión osmótica con Π = iMRT para un electrolito fuerte a una temperatura dada en °C.
  • Nitrato en una muestra de aguaExpresa una concentración traza en partes por millón en masa.
  • Presión de vapor de una disolución de azúcarAplica la ley de Raoult al disolvente de una disolución que contiene un soluto no volátil.
  • Vapor sobre una mezcla de benceno y toluenoCombina las leyes de Raoult y de Dalton para hallar la composición del vapor sobre una mezcla líquida ideal.

Constantes de equilibrio y Le Châtelier

  • Cuando x no es pequeñaResuelve una tabla ICE con la fórmula cuadrática cuando falla la aproximación de x pequeña.
  • Tabla ICE para el HIResuelve una tabla ICE con una expresión de equilibrio que es un cuadrado perfecto para hallar una concentración en el equilibrio.
  • Convertir Kc en KpConvierte Kc en Kp con Kp = Kc(RT)^Δn, usando el signo correcto de Δn.
  • K de una ecuación reescritaHalla K para una reacción que se invierte y se multiplica por un coeficiente fraccionario.
  • K a una temperatura mayorUsa la ecuación de van 't Hoff para calcular K a una nueva temperatura en una reacción exotérmica.

Encuentra el error 1

  • Encuentra la afirmación incorrectaIdentifica la afirmación incorrecta en un plan para aumentar el rendimiento en el equilibrio, distinguiendo los efectos sobre la velocidad de los efectos sobre el equilibrio.

Interpreta la evidencia 2

Constantes de equilibrio y Le Châtelier

  • Deduce ΔH° a partir de K(T)Deduce el signo de ΔH° a partir de cómo cambia la constante de equilibrio con la temperatura.

Solubilidad e iones complejos

  • Separar Br⁻ de Cl⁻Usa dos valores de Ksp para juzgar con qué grado de completitud se elimina un ion antes de que empiece a precipitar el segundo.

Planea una síntesis 1

  • Planifica una diluciónUsa M₁V₁ = M₂V₂ para hallar el volumen de disolución madre necesario para una dilución.

Explica por qué 2

Concentración y propiedades coligativas

  • El refresco caliente se queda sin gasExplica por qué gases como el CO₂ y el O₂ son menos solubles en agua caliente.

Solubilidad e iones complejos

  • Por qué el amoníaco disuelve el AgClExplica cómo la formación de un ion complejo aumenta la solubilidad de una sal poco soluble.

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Temas siguientes

  • Precipitación selectiva e iones complejos
  • Equilibrio, ácidos y bases: repaso para el examen

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