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Solubilidad y precipitación (lluvia de oro)

OBJETIVO:
                Obtener precipitados de carbonato y de yoduro de plomo (II). Observar la variación de la solubilidad del yoduro de plomo (II) con la temperatura. Comprobar la disolución del precipitado de carbonato de plomo (II) por modificación del pH.

FUNDAMENTO:
                Se denomina precipitación a la aparición de un sólido en una disolución, como consecuencia de una reacción química entre iones libres o por superación del punto de saturación de la misma. Si el sólido se forma de un modo rápido, desordenado, en muchos puntos simultáneamente (núcleos de cristalización), y las partículas son, en consecuencia, de tamaño muy pequeño, hablaremos de un proceso de precipitación. Si, por el contrario, el sólido se forma de un modo lento, ordenado, en pocos núcleos, con la aparición de partículas poliédricas de tamaño apreciable (a veces a simple vista) de morfología característica (cristales) hablaremos de un proceso de cristalización.
Desde un punto de vista termodinámico, la solubilidad de un compuesto iónico en agua dependerá del cambio entálpico, del cambio entrópico, y de la temperatura. En general, la disolución de un cristal representa un aumento del desorden y, por tanto, un aumento de la entropía. Un aumento de temperatura produce un aumento de las vibraciones de los iones en el cristal, favoreciendo su disolución. Es por eso que la variación de entalpía de disolución (ΔHhidratación -  ΔHreticular) es el factor clave en la solubilidad. En general, la solubilidad de los compuestos iónicos en agua aumenta con la temperatura.
                Si la sal procedente de un ácido débil es poco soluble, puede aumentarse su solubilidad añadiendo H3O+ (ac), ya que estos iones se unen al anión de la sal para formar el ácido. Al disminuir la concentración del anión, según el principio de Le Chatelier, el equilibrio se desplaza favoreciendo la disolución de la sal.

MATERIAL:
               Soporte, aro con nuez, pinza, vaso de precipitados, probeta, pipeta, erlenmeyer, embudo, frasco lavador, gradilla con tubos de ensayo. Todo el material de vidrio debe estar limpio y seco.

REACTIVOS:
  • Disolución de nitrato de plomo (II) 0,06 mol/L.
  • Disolución de yoduro de potasio 0,12 mol/L. 
  • Disolución de carbonato de sodio 0,1 mol/L. 
  • Disolución de ácido clorhídrico 2 mol/L.
PROCEDIMIENTO:
  1. Recuerda las normas de seguridad para el trabajo en el laboratorio de Química. Revisa los pictogramas de peligrosidad de los reactivos que vamos a emplear. Utiliza bata, guantes y gafas de protección.
  2. Con una probeta de 100 mL, mide 50 mL de disolución de nitrato de plomo (II) y pásalos a un vaso de precipitados. Con la misma probeta, añade encima 100 mL de agua destilada.
  3. Mide ahora 30 mL de disolución de yoduro potásico y viértelos sobre la disolución que se encuentra en el vaso. De inmediato se formará un precipitado voluminoso de color amarillo.
  4. Pon el vaso con su contenido a calentar, y cuando hierva, mantenlo así hirviendo duran­te un par de minutos y verás que una parte del precipitado amarillo queda disuelto.
  5. Cierra la llave del mechero y, con ayuda de una pinza de papel para no quemarte, filtra en caliente sobre un filtro liso, recogiendo el líquido filtrado en un erlenmeyer de 250 mL. (Si al concluir la filtración reapare­ce el precipitado amarillo, añade 10 mL de agua destilada y caliéntalo de nuevo a ebullición hasta que se redisuelva).
  6. Deja enfriar lentamente el erlenmeyer con su contenido y observarás que se forma un precipitado en forma de laminillas de color amarillo dorado. Este precipitado dorado se conoce como “lluvia de oro”.
  7. Con una probeta mide 20 mL de la disolución de nitrato de plomo (II) y pásalos a un vaso de precipitados. Con la misma probeta, añade encima 100 mL de agua destilada.
  8. Mide ahora 10 mL de disolución de carbonato de sodio y viértelos sobre la disolución que se encuentra en el vaso. De inmediato se formará un precipitado de color blanco.
  9. Con una bureta  vierte la disolución de ácido clorhídrico 2 M sobre el vaso que contiene el precipitado blanco hasta que éste se disuelva. ¿Qué volumen has añadido?
RESULTADOS Y CUESTIONES:
  • Escribe la ecuación química correspondiente a la reacción de precipitación descrita en el apartado 3.
  • Calcula la solubilidad del PbI2 a 25°C, si a esa temperatura su Kps es 1,4.10-8.
  • ¿Aumenta la solubilidad del PbI2 con la temperatura? ¿En qué proporción, aproximadamente?
  • ¿Por qué son diferentes los precipitados de PbI2 que se observan en los apartados 2 y 6?
  • Escribe la ecuación química correspondiente a la reacción de precipitación descrita en el apartado 8.
  • El producto de solubilidad del  carbonato de plomo (II) es  7,4.10-14. Demuestra numéricamente que, con las cantidades añadidas, se forma precipitado.
  • Describe y explica, utilizando las reacciones químicas necesarias, el proceso que tiene lugar en el apartado 9.