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Precipitados y reacciones de precipitación en química

Precipitation of a yellow solid

¿Qué es un precipitado?

La definición de precipitado es un sólido que se precipita (sale de) la solución. En química, el sólido suele formarse debido a que tiene lugar una reacción de precipitación. El sólido también puede formarse debido a un cambio de temperatura o a cualquier otro cambio ambiental que afecte la solubilidad del compuesto. El compuesto sólido puede permanecer suspendido en la solución o caer al fondo del recipiente.

Precipitado también puede utilizarse como un verbo en química. Precipitarse es el acto de un compuesto que pasa de ser acuoso en una solución a formar un producto sólido. También pueden denominarse reacciones de precipitación.

¿Qué es una reacción de precipitación?

La definición de una reacción de precipitación es cuando dos (o más) sales solubles reaccionan para formar un producto insoluble. Los reactantes son iones en la solución. El producto insoluble se denomina precipitado. Una sal es un compuesto iónico.

Lead iodide precipitating in a chemical reaction

Yoduro de plomo precipitándose de la solución como un compuesto sólido (de Wikipedia Commons)

A menudo, una reacción de precipitación es una «reacción de doble sustitución». Es decir, cuando hay dos sales que son solubles, y cuando el catión de una se une con el anión de la otra forma un producto sólido que no es soluble. El otro par de catión y anión puede ser soluble o no. Este tipo de reacción adopta la siguiente forma.

AB(aq) + CD(aq) –> AD(s) + BC(s or aq)

Para ser una reacción de precipitación, AD o CB serán un sólido insoluble. AB y CD son ambos compuestos iónicos acuosos en solución.

En las reacciones de precipitación, el precipitado formado puede permanecer suspendido en la solución o hundirse hasta el fondo. Las partículas sólidas también pueden eliminarse de la solución por diversos medios, como filtración, decantación o centrifugación. El líquido que queda se denomina sobrenadante.

Estas reacciones se utilizan habitualmente para ayudar a determinar qué iones hay en la solución. 

Cómo identificar una reacción de precipitación

Una reacción de precipitación siempre tendrá un producto sólido. Los reactantes suelen ser dos o más moléculas acuosas iónicas. El producto debe incluir un producto sólido.

La forma más general de una reacción de precipitación es entonces:

A+(aq) + B–(aq) –> AB(s)

Ag+(aq) + Cl–(aq) –> AgCl(s)

Los reactantes deben ser compuestos iónicos en solución. Así que la reacción incluyendo todos los componentes sería:

AC(aq) + BD(aq) –> AD(s) + B+(aq) + C–(aq)

AgNO3(aq) + NaCl (aq) –> AgCl(s) + Na+(aq) + NO3–(aq)

Como los reactivos son acuosos y queremos conocer los iones en solución, es habitual escribir la reacción en términos de los iones. Este formato se denomina ecuación iónica completa:

Ag+(aq) + NO3–(aq) + Na+(aq) + Cl–(aq) –> AgCl(s) + Na+(aq) + NO3–(aq)

Para simplificar aún más esta ecuación, elimine cualquier ion que aparezca tanto en el lado del reactante como en el del producto, ya que eso indica que no forman parte de la reacción. Estos iones también se denominan iones espectadores.  Lo que queda se denomina ecuación iónica neta.

Simplifying a complete ionic equation to a net ionic equation for a precipitation reaction

Las ecuaciones iónicas netas deben estar equilibradas para ser exactas. Tanto la carga como el número de átomos de cada elemento deben estar equilibrados.

¿Qué son las reglas de solubilidad?

Se trata de directrices o reglas generales sobre qué compuestos formarán un precipitado. Un buen recurso es encontrar una buena tabla de solubilidad. También hay algunas reglas generales que puedes aprender sobre la solubilidad de diferentes compuestos.

  1. Los metales alcalinos (Grupo I) son solubles.
  2. Los nitratos, acetatos, cloratos y percloratos suelen ser solubles.
  3. Los cloruros, bromuros y yoduros son solubles, excepto con Ag+, Pb2+ y Hg22+.
  4. La mayoría de las sales de plata son insolubles. Las dos principales excepciones son el acetato de plata y el nitrato de plata.
  5. Los sulfatos son solubles, excepto con Ca2+, Sr2+, Ba2+, Pb2+ y Ag2+.
  6. Los hidróxidos son insolubles excepto con metales alcalinos. Los hidróxidos son ligeramente solubles con los metales alcalinotérreos.
  7. Los sulfuros son insolubles excepto con los metales alcalinos y alcalinotérreos.
  8. Los carbonatos, cromatos, fosfatos y fluoruros son insolubles excepto con los metales alcalinos y el amonio.

En el tutorial Reglas de solubilidad encontrará una tabla de solubilidad completa y una descripción de los compuestos solubles.

Para aprender a nombrar estos compuestos, lea el tutorial Cómo nombrar compuestos iónicos.

Para obtener más ayuda, vea nuestra clase interactiva que explica las reacciones de precipitación.

¡Y vea este otro vídeo para obtener ayuda con las reacciones de precipitación iónica neta!

https://www.youtube.com/watch?v=Y0z-4C29IlQ

Usos de las reacciones de precipitación y ejemplos de la vida real

Las reacciones de precipitación se utilizan habitualmente para identificar si determinados iones están presentes en una solución. Por ejemplo, para determinar si el plomo (Pb2+) está presente en la solución, se puede añadir una solución que contenga cloruros o hidróxidos. El plomo se precipitaría en forma de PbCl2 o Pb(OH)2 e indicaría la presencia de plomo.  Además, estas pruebas también se utilizan habitualmente en los laboratorios de química. Para esas pruebas, se puede añadir una serie de compuestos para deducir qué iones están presentes.

La naturaleza también crea algunas estructuras precipitadas geniales. Cerca de las fuentes hidrotermales de aguas profundas, se precipitan muchos minerales, sobre todo sulfuros, que dejan enormes chimeneas en el fondo del océano.

An image of a deep-sea vent that forms in part due to precipitation reactions

Un respiradero de aguas profundas que se forma en parte debido a reacciones de precipitación. (Imagen de Wikipedia Commons)

Vídeo mostrando un ejemplo de reacción de precipitación

Ejemplos de problemas de reacción de precipitación

Problema #1

Prediga el precipitado o los precipitados en los siguientes ejemplos de reacción de precipitación.

  1. AgF(aq) + CaCl2(aq)
  2. AgClO3(aq) + CaI2 (aq)
  3. LiNO3(aq) + Na2CO3(aq)
  4. BaCl2(aq) + K2SO3(aq)
  5. ZnF2 and MgSO3

Respuestas:

A continuación se enumeran los posibles productos. Consultando nuestras reglas de solubilidad o una tabla de solubilidad podemos comprobar cuáles formarán un precipitado.

  1. El precipitado es AgCl. El otro producto posible es el CaF2, que es soluble.
  2. AgI es el precipitado. El otro producto posible es Ca(ClO3)2, que es soluble.
  3. No hay precipitado. Los dos productos posibles son LiCO3 y NaNO3, ninguno de los cuales es insoluble. Ambos son solubles. Por lo tanto, NO se trata de una reacción de precipitación.
  4. El precipitado es BaSO3. El otro producto posible es el KCl, que es soluble.
  5. Tanto el MgF2 como el ZnSO3 se precipitan en esta reacción.

Problema #2

¿Qué añadirías a una solución para determinar la presencia de Mg2+?

           Para determinar fácilmente si el Mg2+ está presente tenemos que añadir un ion que se precipite cuando se una al Mg2+. Conociendo nuestras reglas de solubilidad podemos ver que F–, OH–, CO32- y PO43- provocarían precipitados. No podemos añadir directamente estos iones y en su lugar necesitamos combinarlos con un catión con el que sean solubles para formar una sal. Hay muchas opciones para este requisito. Algunas posibilidades son NaF, NH4F, Ba(OH)2, LiOH, Li2CO3, K3PO4 y Na3PO4.

Experimentos con reacciones de precipitación