Post on 11-Jun-2015
Autoprotólisis del agua
*En realidad H2O + H2O H3O+ + OH-
wK
OHKOH
OHHK 2
2
-
T Kw
0 oC 0.05x10-14
25 1.0x10-14
37 3.8x10-14
El valor de Kw depende de la temperatura
pH, pOH y pKw
pX= -logX
pOH = -log[OH-] pKw = -log(Kw)
A 25 oC: pKw = -log(1.0x10-14) pKw = 14.0
pKw = -log([H+] [OH-])
= -log[H+] -log[OH-]
pKw = pH + pOH = 14.0 at 25 oC
Así, se puede definir pH, pOH, pK
pH = -log[H+]
Agua pura[H+] = [OH-]
A 25 oC: Kw = 1.0x10-14 = [H+][OH-] = [H+]2
[H+] = [OH-] = 1x10-7 M
[pH] = [pOH] = 7.0
A 37 oC: Kw = 3.8x10-14
pKw = -log(3.8x10-14) = 13.4
pH = pOH = 6.7
Agua pura: [H3O+] = [OH] ; [H3O+] = 10-7 pH = 7
[OH] = 10-7 pOH = 7
DISOLUCIÓNNEUTRA
[H3O+] = [OH]pH = 7
DISOLUCIÓNÁCIDA
[H3O+] > [OH]pH < 7
DISOLUCIÓNBÁSICA
[H3O+] < [OH]pH > 7
pH
7ácida básica
Tratamiento cuantitativo de sistemas de ácidos y bases
1. Ácidos y bases fuertes: 100% ionizados
HCl ejemplo de ácido fuerte
Disuelto en agua, la solución resultante contiene iones Cl-, H+, OH-
[H+] = Ca
HA(aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + A (aq)
Ca Ca Ca
Ca: Concentración del acido (Ka >> 1)
ACIDOS FUERTES Ka 1
FORMULA NOMBRE
HCl Acido clorhídrico
HBr Acido bromhídrico
HI Acido yodhídrico
HNO3 Acido nítrico
HClO4 Acido percl—rico
HClO3 Acido cl—rico
H2SO4 » Acido sulfœrico
NaOH(aq) OH- (aq) + Na+ (aq)
Bases fuertes:
[H+] = Cb
Cb Cb Cb
Cb: Concentración de la base (Kb >> 1)
Acidos y bases débiles
HA H+ + A-
][
]][[
HA
AHKa
1. Ácidos y bases débiles: No están 100% ionizados
HAc ejemplo de ácido débil
Disuelto en agua, la solución resultante contiene Hac y iones Ac-, H+, OH-
HAc H+ + Ac-
H+Ac-
HAc
Acido Fórmula Ka pKa
Salicílico CSalicílico C66HH55(OH) CO(OH) CO22HH 1.06x101.06x10-3-3 2,97 2,97
Láctico CHLáctico CH33CH(OH)COCH(OH)CO22H H 8.4x108.4x10-4-4 3.08 3.08
Acético CHAcético CH33COCO22H H 1.8x101.8x10-5-5 4.75 4.75
Cianídrico HCN Cianídrico HCN 4.9x104.9x10-10-10 9.31 9.31
ALGUNOS ACIDOS DEBILES, SUS CONTANTES DE DISOCIACION Y pKa a 25ºC
PKa = -Log Ka
ACIDOS Y BASES DEBILES
HA(aq) + H2O (l) H3O+ (aq) + A (aq)
Constante de acidez(de disociación, de ionización)
Análogamente con las bases:
B (aq) + H2O (l) BH+ (aq) + OH (aq)
Constante de basicidad
Para un ácido
Ka <<< 1
Kb <<< 1
¿Cuál es el pH de una disolución de HF 0.50M(a 250º C)? HF (aq) H+(aq) + F- (aq) Ka= [H+][F-] = 7.1 x 10-4
[HF]
HF (aq) H+(aq) + F- (aq)
Inicial (M) 0.50 0.00 0.00
Cambio (M) −x +x +x
Equilibrio (M) 0.50 −x x x
Ka= x2 = 7.1 x 10-4 0.50 -x
Limite de aproximación:
1) Si Ca >> 500 Ka aplica aproximación
1) Aproximación
X = Ka Ca
X = 0.019 M
X = Ka Ca
X = 7.1 x 10-4 * 0.5
[H+] = [F-] = 0.019 M pH = -log [H+] = 1.72 [HF] = 0.50 –x= 0.48
Limite de aproximación:
Si % disociación < 5 % aplica aproximación
aC
HnDisociació
][%
X 100 %
% Disociación = 0.019 M x 100 % = 3.8 % 0.5 M
Relación entre KRelación entre Kaa y K y Kbb
Acido: HA H+ + A-
Base conjugada: A- + H2O HA + OH-
]A[
]OH][HA[Kb
]HA[
]A][H[Ka
][A][HA][OH
[HA]]][A[H
KK ba = [H+][OH-] = Kw
KaKb = Kwlog(KaKb) = log(Ka) + log(Kb) = log(Kw)
-log(Ka) + -log(Kb) = -log(Kw) pKa + pKb = pKw = 14.0
][
]][[
B
OHBHKb
Acido conjugado: BH+ H+ + B
Base: B + H2O BH+ + OH-
]BH[
]B][H[Ka
KaKb = Kw pKa + pKb = pKw = 14.0y
Acido Fórmula Ka pKa
Iódico HIO3 1.7x10-1 0.77
Láctico CH3CH(OH)CO2H 8.4x10-4 3.08
Acético CH3CO2H 1.8x10-5 4.75
Hidrociánico HCN 4.9x10-10 9.31
Relaciones anteriores demuestran que un ácido fuerte tiene unabase conjugada débil, y un ácido débil una base conjugada fuerte
Kb pKb
5.9x10-14 13.23
1.2x10-11 10.92
5.6x10-10 9.25
2.0x10-5 4.69
1.- Calcule el pH de cada una de las siguientes soluciones:
a) solución de CH3COOH 0,2 M. Ka = 1.78 x 10 -5
b) solución formada 10,0 mL de HBr 0,010 M Ka >>1c) solución de HOCN 0.3 M pKa =3.46d) Solución de NaOH 0.02 M Kb >> 1
2.- Cuantos gramos de ácido acético se necesitan para preparar 250 ml de solución de pH = 4. datos: pKa = 4.74.
2.- Se disuelven 3,5 g de NaOH en 247.5 ml de agua, obteniendo la solución A. Si posteriormente se sacan 15 mL de la solución A y se llevan a un matraz de aforo de 500 mL, se obtiene la solución B. Finalmente, se toman 15 mL de la solución A y 20 mL de la solución B y se llevan a un volumen final de 250 mL se obtiene la solución C. Calcule:a) % P/V de la solución Ab) pH de la solución Bc) pH y % P/P de la solución CDatos:Kb NaOH >>1; d NaOH: 1,4 g/mL MM NaOH: 40 g/molTrabaje como máximo con 3 cifras significativas.
3.- El ácido nítrico y el ácido benzoico son componentes de varios alimentos.
Si se tiene una solución A de 200 ml de ácido nítrico de pH 1,5 y b) una solución B que contiene 5 g de ácido benzoico disueltos en 100 ml de solución.
Determine:1.- La cantidad de g de ácido nítrico en la solución
A.2.- El pH final de la solución B y el porcentaje de
disociación.3.- El pH final cuando se mezclan 5 ml de la
solución A con 5 mL de la solución B.Datos: Ka ac. Benzoico: 6,4 X 10-5 Ka HNO3: >>1 MM ac. Benzoico: 122 g/mol MM HNO3: 63 g/molTrabaje como máximo con 3 cifras significativas.
5. Para las siguientes mezclas calcule el pH, planteé las ecuaciones químicas respectivas:
a) La mezcla de 400 ml de HCl 0,25 M con 200 ml HCl 0,15 M
b) La mezcla de 50 ml de NaOH 0,25 M con 15 ml de NaOH 0,15 M.
Sales en agua: Hidrólisis
Agua pura: H2O H+ + OH- pH = 7
Cloruro de potasio: KCl(aq) K+(aq) + Cl-(aq) pH = 7
Nitrato de sodio: NaNO3(aq) Na+(aq) + NO3-(aq) pH = 7
Acetato de sodio: NaAc(aq) Na+(aq) + Ac-(aq)
Cloruro de amonio: NH4Cl(aq) NH4+(aq) + Cl-(aq)
pH > 7Básico
pH < 7Acido
Cloruro de potasio: KCl(aq) K+(aq) + Cl-(aq)
KCl
K+
K+
Cl-
Cl-
pH = 7
KOH base infinitamente fuerte: KOH K+ + OH- 100%
Su ácido conjugado es infinitamente débil: K+ + H2O KOH + H+ 0%
HCl es un ácido infinitamente fuerte: HCl H+ + Cl- 100%
Su base conjugada es infinitamente débil:
Cl- + H2O HCl + OH- 0%
NaNO3
Na+
Na+
NO3-
NO3-
pH = 7
NaOH base infinitamente fuerte: NaOH Na+ + OH- 100%
Acido conjugado infinitamente débil:
Na+ + H2O NaOH + H+ 0%
HNO3 ácido infinitamente fuerte: HNO3 H+ + NO3- 100%
Base conjugada infinitamente débil:
NO3- + H2O HNO3 + OH- 0%
Nitrato de sodio: NaNO3(aq) Na+(aq) + NO3-(aq)
NaAc
Na+
Na+
Ac-
Ac-
NaOH base infinitamente fuerte: NaOH Na+ + OH- 100%
Acido conjugado infinitamente débil: Na+ + H2O NaOH + H+ 0%
HAc ácido débil: HAc H+ + Ac- <<100%
Báse conjugada se hidrolizará:
Ac- + H2O HAc + OH- >0%
Acetato de sodio: NaAc(aq) Na+(aq) + Ac-(aq)
HAc
HAc
OH-
OH-
pH > 7Basico
Hidrólisis de Ac-
NH4Cl
NH4+
NH4+
Cl-Cl-
HCl ácido infinitamente fuerte: HCl H+ + Cl- 100%
Base conjugada infinitamente débil:
Cl- + H2O HCl + OH- 0%
Cloruro de amonio: NH4Cl(aq) NH4+(aq) + Cl-(aq)
Hidrólisis de NH4+
pH < 7Acido
NH3 base débil: NH3 + H2O H+ + Ac- <<100%
Acido conjugado se hidrolizará:
NH4+ H+ + NH3 >0%
NH3
NH3H+
H+
NH4AcNH4+
NH4+
Ac-
Ac-
HAc ácido débil: HAc H+ + Ac- <<100%
Base conjugada se hidrolizará: Ac- + H2O HAc + OH- >0%
Acetato de amonio: NH4Ac(aq) NH4+(aq) + Ac-(aq)
NH3 base débil: NH3 + H2O H+ + Ac- <<100%
Acido conjugado se hidrolizará: NH4+ H+ + NH3 >0%
NH3
NH3H+
H+
HAc HAc
OH-
OH- Cálculo de pH requiere solu-ción de ambos equilibrios
16.- La concentración de Na+ en una solución de NaCN de pH 11.6 es:Ka HCN = 4,9 x 10 -10 Kb NaOH >1a) 0.78 Mb) 1.23 x10 –7 Mc) 0.65 Md) 2.65 x10 5 Me) Ninguna de las anteriores
12.- Si usted dispone de cuatro sales, LiC7H5O2, (C
2H5NH3)Cl, NaNO3 y NH4Cl. Cual de estas sales podría utilizar para generar un pOH = 2,2:a) LiC7H5O2b) (C 2H5NH3)Clc) NaNO3
d) H2NNH3ClO4
a) solo I b) solo II c) solo III d) II y IV e) ninguna de las anteriores
3.-Se tienen las siguientes soluciones:a) 250 ml una solución A formada por 4, 6 g de HCN. b) 4,5 g de NaCN disueltos en 500 ml de solución B c) 300 ml de solución C de NaOH 0,3 Md) 65 g de NH3 disueltos en 250 ml de solución DCalcule:1) el pH de la solución A y solución D2) el pH de la mezcla de las soluciones A y B3) el pH que resulta de agregar la solución C a la mezcla anterior (punto 2) 4) el pH de la mezcla de las soluciones C y D.Kb NaOH >>1 Ka HCN: 4,5 x 10 -6, Kb NH3: 1.78 x10-5 MA Na: 23 g/mol; MA C: 12 g/mol MA N:14 g/mol