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. 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.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. Fajans, K. (1924). "II. Die Eigenschaften salzartiger Verbindungen und Atombau". Z. Kristallogr. 61 (1): 18–48. doi:10.1524/zkri.1924.61.1.18F. Ephraim. Inorganic Chemistry, 6.ª ed., Londres, 1954, pp. 58-61.
La regla se nombra en reconocimiento de F. Ephraim y del físicoquímico estadounidense de origen polaco Kasimir Fajans (1887–1975).K. Fajans. Teoría cuanticular del enlace químico. Rev. Soc. Química México, 7(1): 6-28, 1963 .R.E. Holmen, W.B. Lake. Kasimir Fajans (1887-1975). The man and his work. Bull. Hist. Chem. 6, 1990
En la siguiente tablaRíos, E.G. Química Inorgánica (1994). Editorial Reverté, S.A se muestran datos de solubilidad (en agua a 18 °C. 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 analítica
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 disolución (ΔsolHo) 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:N. Bjerrum (1929). Neuere Anschauungen uber Elektrolyte. Ber. Deuts. Chem. Ges. 5, 1091-1103.
donde: es el número de Avogadro, la carga del electrón, y en coeficiente de Born (en honor a Max Born, 1882-1970). es la constante de Madelung (en honor a Erwin Madelung).
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.
Véase también Reglas de Fajans
Referencias
Categoría:Química inorgánica Categoría:Ciencia y tecnología de Estados Unidos del siglo XX Categoría:Ciencia de 1926 Ephraim-Fajans Categoría:Estados Unidos en 1926