4.9: Reacciones de Precipitación

En una reacción de precipitación, las soluciones acuosas de sales solubles reaccionan para dar un compuesto iónico insoluble – el precipitado. La reacción se produce cuando los iones con cargas opuestas en la solución superan su atracción por el agua y se unen entre sí, formando un precipitado que se separa de la solución. Dado que tales reacciones implican el intercambio de iones entre compuestos iónicos en una solución acuosa, también se les denomina reacciones de doble desplazamiento, doble reemplazo, reacciones de intercambio o reacciones de metátesis (griego para “transponer”). Una reacción de precipitación se utiliza como técnica de análisis para identificar iones metálicos en un compuesto y métodos gravimétricos para determinar la composición de la materia. 
 
La medida en que una sustancia puede disolverse en agua, o en cualquier disolvente, se expresa cuantitativamente como su solubilidad, definida como la concentración máxima de una sustancia que se puede alcanzar en condiciones específicas. Se dice que las sustancias con solubilidades relativamente grandes son solubles. Una sustancia precipitará cuando las condiciones de la solución sean tales que su concentración supere su solubilidad. Se dice que las sustancias con solubilidades relativamente bajas son insolubles, y éstas son las sustancias que precipitan fácilmente de la solución.

Por ejemplo, la precipitación se observa cuando se mezclan soluciones de yoduro de potasio y nitrato de plomo, lo que da lugar a la formación de yoduro de plomo sólido:

Esta observación es coherente con las directrices de solubilidad: El único compuesto insoluble entre todos los implicados es el yoduro de plomo, una de las excepciones a la solubilidad general de las sales de yoduro.

La ecuación iónica neta que representa esta reacción es:

Las directrices de solubilidad pueden utilizarse para predecir si se producirá una reacción de precipitación cuando se mezclen soluciones de compuestos iónicos solubles. Uno simplemente necesita identificar todos los iones presentes en la solución y considerar si un posible emparejamiento catión-anión podría resultar en un compuesto insoluble. 

Por ejemplo, la mezcla de soluciones de nitrato de plata y fluoruro de sodio producirá una solución que contenga iones Ag⁺, NO₃⁻, Na⁺ y F⁻. Aparte de los dos compuestos iónicos originalmente presentes en las soluciones, AgNO₃ y NaF, se pueden obtener dos compuestos iónicos adicionales de esta colección de iones: NaNO₃ y AgF. Las directrices de solubilidad indican que todas las sales de nitrato son solubles, pero que el AgF es una de las excepciones a la solubilidad general de las sales de fluoruro. Por lo tanto, se prevé que se produzca una reacción de precipitación, como se describe en las siguientes ecuaciones:

Este texto ha sido adaptado de OpenStax Química 2e, Sección 4.2: Clasificación de las Reacciones Químicas.

Los sólidos iónicos pueden ser solubles o insolubles en agua. Los sólidos iónicos solubles se disuelven descomponiéndose, o disociándose, en iones. Luego, las moléculas de agua rodean los iones disociados para formar una solución acuosa.

Los sólidos iónicos insolubles no se disuelven ni se disocian en las soluciones acuosas. Si al mezclar soluciones acuosas de dos compuestos iónicos diferentes se obtiene una reacción química que produce un sólido iónico insoluble, conocido como el precipitado, entonces se trata de una reacción de precipitación. El precipitado no se disuelve y se puede separar de la solución por medio de la filtración.

El cloruro de sodio y el nitrato de plata son compuestos iónicos solubles en agua. Una solución acuosa de cloruro de sodio contiene iones de sodio y iones cloruro en sus formas disociadas. Del mismo modo, una solución acuosa de nitrato de plata contiene iones disociados de plata y de nitrato.

Cuando se mezclan las dos soluciones, la solución final contiene los cuatro iones:tanto los cationes de sodio y plata como los aniones de cloruro y nitrato. Dado que los iones con cargas opuestas se atraen entre ellos, el catión de cada reactivo puede emparejarse con el anión del otro reactivo para formar nuevos productos iónicos. Por lo tanto, los cationes de sodio se emparejan con los aniones de nitrato para formar nitrato de sodio, y los cationes de plata se combinan con los aniones de cloruro para producir cloruro de plata.

Consultar las reglas de solubilidad nos permite determinar si los productos iónicos son solubles o insolubles en agua. De acuerdo con esta referencia, todos los nitratos son hidrosolubles, sin excepción. La mayoría de los cloruros son hidrosolubles, pero el de plata es una excepción.

Por consiguiente, el nitrato de sodio es una sal soluble que se queda en la solución en forma de iones de sodio y iones de nitrato disueltos, mientras que el cloruro de plata es una sal insoluble que precipita en la solución. La ecuación molecular para esta reacción de precipitación sugiere que el cloruro de sodio en solución acuosa reacciona con el nitrato de plata en solución acuosa para formar nitrato de sodio en solución acuosa y cloruro de plata sólido. Este es un ejemplo de una reacción de metátesis de sales, también llamada reacción de doble desplazamiento.

La metátesis de sales es un proceso químico en el que los iones positivos y negativos de dos reactivos iónicos intercambian parejas para formar dos productos iónicos nuevos. En esta reacción, los cationes de sodio y plata intercambian parejas y se unen con los aniones de nitrato y cloruro, respectivamente, lo que lleva a la formación de nitrato de sodio y cloruro de plata.