Regla de Ephraim-Fajans

La regla de Ephraim-Fajans es una regla empírica enunciada tras realizar observaciones de la solubilidad de distintas sales, especialmente tras el estudio de los haluros alcalinos, y establece que sales con iones de radio próximo son relativamente poco solubles.[1][2][3][4]

La regla se nombra en reconocimiento de F. Ephraim y del físicoquímico estadounidense de origen polaco Kasimir Fajans (1887–1975).[5][6]

En la siguiente tabla[7]​ se muestran datos de solubilidad (en agua a 18ºC. Datos en mol/1000 g H2O) de sales de haluros alcalinos en agua. Pese a que algunos datos corresponden a sales hidratadas, en ella se observan las regularidades determinadas por la regla de Ephraim-Fajans.

Li Na K Rb Cs
F 0,11 1,06 15,9 (2·H2O) 12,7 24,2 (1,5·H2O)
Cl 18,5 (1·H2O) 6,14 4,6 7,34 10,9
Br 19,7 (2·H2O 8,6 (2·H2O) 5,6 6,4 5,8
I 12,1 (3·H2O 11,9 (1·H2O) 8,35 7,2 2,9

En la tabla se observa que en los haluros de cationes de pequeño radio (Li+ y Na+) el mínimo de solubilidad se da en los fluoruros y crece al aumentar el radio del anión. En haluros de aniones voluminosos, tales como los ioduros, las sales menos solubles son las de los cationes también voluminosos (Rb+ y Cs+). De esta manera la solubilidad de los haluros de cesio sigue el orden inverso a las de litio.

Justificación analíticaEditar

La tendencia a solubilizarse de una sal está relacionada con la energía de la red cristaliza de la sal. Esta se relaciona con la energía de ionización de los iones (ΔHUo) y la de hidratación o disolución en un disolvente (ΔHLo= ΔHL+o+ ΔHL-o, suma correspondiente a la solvatación del catión y anión, respectivamente.) La entalpía total de disoluciónsolHo) será la correspondiente a la suma de ambos procesos:

ΔsolHo =(ΔHL+o+ ΔHL-o)+ΔHUo

Un modelo aproximado, basado en la teoría electrostática, consiste en suponer que los iones se comportan como esferas cargadas de radio   y carga  , que pasan del vacío a un medio dieléctrico con constante dieléctrica  . Mediante el desarrollo de este modelo y empleando el modelo de Born-Landé, se llega a una expresión de la siguiente manera:[8]

 

donde:

El primer sumando (ΔHLo) es negativo y el segundo ((ΔHUo) positivo. La sales solubles liberan mucho calor (ΔHLo es muy negativo). Según esta ecuación las sales serán poco solubles con valores absolutos bajos del primer sumando y altos del segundo. Estudiando el primer término se puede observar que para sales con la misma carga neta, el valor del primer término tendrá un mínimo valor absoluto mínimo cuando r+ = r, lo cual justifica la regla empírica de Ephraim-Fajans.[7]

Véase tambiénEditar

ReferenciasEditar

  1. Fajans, K. (1923). "Struktur und Deformation der Elektronenhüllen in ihrer Bedeutung für die chemischen und optischen Eigenschaften anorganischer Verbindungen". Naturwiss. 11 (10): 165–72. Bibcode:1923NW.....11..165F. doi:10.1007/BF01552365.
  2. Fajans, K.; Joos, G (1924). "Molrefraktion von Ionen und Molekülen im Lichte der Atomstruktur". Z. Phys. 23: 1–46. Bibcode:1924ZPhy...23....1F. doi:10.1007/BF01327574.
  3. Fajans, K. (1924). "II. Die Eigenschaften salzartiger Verbindungen und Atombau". Z. Kristallogr. 61 (1): 18–48. doi:10.1524/zkri.1924.61.1.18
  4. F. Ephraim. Inorganic Chemistry, 6.ª ed., Londres, 1954, pp. 58-61.
  5. K. Fajans. Teoría cuanticular del enlace químico. Rev. Soc. Química México, 7(1): 6-28, 1963 Archivado el 4 de marzo de 2016 en Wayback Machine..
  6. R.E. Holmen, W.B. Lake. Kasimir Fajans (1887-1975). The man and his work. Bull. Hist. Chem. 6, 1990
  7. a b Ríos, E.G. Química Inorgánica (1994). Editorial Reverté, S.A
  8. N. Bjerrum (1929). Neuere Anschauungen uber Elektrolyte. Ber. Deuts. Chem. Ges. 5, 1091-1103.