Respuesta libre 4 del AP Química 2015

responde las siguientes preguntas sobre la solubilidad del hidróxido de calcio aquí nos dan su producto de solubilidad escribe la ecuación química balanceada para la disolución del hidróxido de calcio sólido en agua pura entonces vamos a empezar con el hidróxido de calcio que se encuentra en estado sólido y cuando es disuelto está en equilibrio con los iones de calcio que tienen una carga 2 positiva y escribimos que están en solución acuosa porque acuérdense que lo estamos disolviendo en agua más los iones hidróxido también disueltos en agua y por cada calcio tenemos 2 hidróxidos ahí está esta es nuestra ecuación química balanceada un calcio un calcio 2 hidróxidos 2 hidróxidos ok vamos con la siguiente parte calcula la solubilidad molar de el hidróxido de calcio ahora en una solución que contiene una concentración de otra sal que es nitrato de calcio 0.1 molar y tal vez ya sepan que esta es una sal muy soluble porque es una sal de nitrato y eso la hace muy muy soluble muy soluble y como resolvemos esto como calculamos la solubilidad molar del hidróxido de calcio que tanto calcio se puede disolver si ya tenemos calcio disuelto en la solución bueno sin importar la concentración de calcio que se disuelva se disolverá el doble de concentración de hidróxido y tal vez ya sepan que esto tiene que ver con el producto de solubilidad y el producto de solubilidad es igual a la concentración bueno en realidad es igual al producto de las concentraciones de las dos cosas que estamos disolviendo entonces es igual a la concentración de los iones de calcio por la concentración de iones hidróxido y como tenemos dos moles de hidróxido por cada molde de calcio entonces esto va elevado al cuadrado ahí está ahora algunos de ustedes tal vez me digan oye esto se parece mucho a la constante de equilibrio bueno un poco pero si estuviéramos trabajando con la constante de equilibrio esto tendría que estar dividido entre la concentración de los reactivos pero para la concentración del reactivo en este caso el reactivo se encuentra en estado sólido vamos a visualizar lo que está pasando imagínense que aquí tenemos un bloque de hidróxido de calcio sólido que está sumergido en el agua y hemos saturado la solución de tantos iones de calcio como podamos entonces cada vez que disolvemos hidróxido de calcio se forma la misma cantidad y si usáramos la constante de equilibrio tendríamos que dividir esto entre la concentración del hidróxido de calcio sólido y no estamos acostumbrados a usar concentraciones de sólidos en términos de molar idad pero finalmente eso será constante porque si se disuelve algo de hidróxido de calcio el volumen del bloque disminuye y si se forma algo el volumen aumenta así que la concentración permanece constante y bueno lo que se acostumbra es multiplicar ambos lados por esa concentración y así es como se obtiene el producto de solubilidad y como usamos esto bueno ya tenemos lo escribir ya teníamos algunos iones de calcio disueltos ya tenemos una concentración 0.10 molar de iones de calcio disueltos bueno lo dejaré así y vamos a agregar agregamos vamos a decir x molar x molar iones de calcio al disolver al disolver el hidróxido de calcio y esto significa que tenemos una concentración 2x molar 2x molar de hidróxido porque recuerden sin importar la concentración de iones de calcio que tengamos tendremos el doble de concentración de hidróxido porque por cada molécula de calcio tenemos 2 moléculas de hidróxido ok y como usamos esto junto con el producto de solubilidad bueno ya tenemos esto de aquí ya sabemos que tenemos 0.10 y le vamos a agregar quizá esto que escribí sea un poco confuso mejor borraré los corchetes para que se entienda mejor porque esto ya nos está diciendo que es una concentración ok entonces esta es la concentración de iones de calcio los que ya teníamos más los que agregamos y después la concentración de hidróxido es 2x recuerden por cada calcio tenemos el doble de hidróxido y claro esto al cuadrado esto es igual al producto de solubilidad que ya nos lo habían dado nos dijeron que es igual a 1.3 por 10 a la menos 6 entonces 1.3 por 10 a la menos 6 ahora si tratamos de resolver esto así será un poco complicado porque terminaremos con 4x cuadrada por esto que nos dará el siguiente término al cuadrado y luego tendremos otro término aquí no será muy fácil de resolver pero una forma de simplificarlo es suponer que especialmente como esta sal de nitrato es muy soluble incluso más soluble que la sal de hidróxido podemos suponer que ésta parte es aproximadamente igual a 0.1 ya que x x es mucho menor que cero punto 10 qué 0.10 esa es la suposición que podemos hacer y tenemos que saber que bueno primero que esto será difícil de resolver si lo dejamos así pero también como estamos agregando algo que es menos soluble a algo que está muy cerca de la saturación está es una concentración muy alta y más tarde podemos regresar a esta parte para verificar si al hacer esta suposición y conociendo el valor de x obtenemos algo muy parecido al valor del producto de solubilidad entonces si hacemos esta suposición nos queda que 1.3 por 10 a la menos 6 es igual a 0.10 por 4x cuadrada y entonces podemos decir que x cuadrada es igual a 1.3 por 10 a la menos 6 / 0.10 por 4 o incluso podemos decir / 0.40 y entonces nos queda que x es igual a la raíz cuadrada de esto entonces x es igual a usemos la calculadora tenemos 1.3 x 10 a la menos 6 entre 0.4 que es igual a eso y la raíz cuadrada de eso es igual a vamos a ver cuantas cifras significativas queremos bueno aquí hemos estado trabajando con dos entonces esto es igual a 0.00 18 esto es aproximadamente igual a 0.00 18 déjenme verificar 000.00 18 molar esta es nuestra respuesta y si quieren verificar la pueden sustituir este valor en esta ecuación y podrán comprobar que les da un valor muy cercano a 1.3 por 10 a la menos 6 ahora vamos con la última parte en el recuadro de abajo completa el diagrama de representación de una partícula que incluya cuatro moléculas de agua con su orientación adecuada alrededor de lyon de calcio bueno sabemos que las moléculas de agua son polares este es el oxígeno este es un hidrógeno y este también es un hidrógeno y también tenemos un par de electrones libres por aquí así que tenemos una carga parcial negativa y por acá tenemos cargas parciales positivas en los hidrógenos entonces necesitamos orientar las moléculas de agua de tal forma que la parte del oxígeno esté hacia el calcio que es positivo porque la carga parcial negativa es atraída a la carga positiva entonces ya tenemos una aquí tenemos dos ésta es la 3 y esta es la 4 y nos pidieron que sólo dibujemos 4 y bueno si queremos dejar todo claro estos son los oxígenos y estos son los hidrógenos y los hidrógenos tienen una carga parcial positiva como esta parte de la molécula tiene una carga parcial positiva el lyon de calcio los repele y como el otro lado tiene los pares de electrones libres tiene una carga parcial negativa así que es atraída a la carga positiva ahí está