2daparte31-3

01/04/2015

1

MEZCLAS DE ÁCIDOS:

ÁCIDO FUERTE + ÁCIDO DÉBIL

Calcular el pH de una solución 0.0100 M de HCl y 0.0800 M de HCO2H Ka : 1.8 x 10-4de HCO2H Ka : 1.8 x 10

HCO2H + H2O HCO2- + H3O+

4

2

32 108.1][

][][

HHCO

OHHCOKa

HCl + H2O Cl- + H3O+

H2O + H2O OH- + H3O+

2

Kw = 1.0 x 10-14 = [OH-] x [H3O+]

Balances de masa: CHCl = [Cl-]

Caf = [HCO2-] + [HCO2H]

Balance de cargas: [H3O+] = [HCO2-] + [Cl-] + [OH-]

][

][][][

][][

2af

22

2

32

HCOC

CHCOHCOHHCO

OHHCOKa HCl

M.CKaKa)(C)C(Ka

][HCOafHClHCl 3

2

2 102612

4

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2

Balance de cargas: [H3O+] = [HCO2-] + [Cl-] + [OH-]

[H3O+] = 1.26 x 10-3 M + 0.0100 M = 0.0113 M

pH = 1.95

Verificación de desprecios:

MOH 131088.8][ << 10% de [H3O+]: 1.13 x 10-3 M

BASE FUERTE + BASE DÉBIL

B + H2O BH+ + OH-

][][][

BOHBH

Kb

NaOH + H2O Na+ + OH-


Kw = 1.0 x 10-14 = [OH-] x [H3O+]

Balances de masa: CNaOH = [Na+]

Cb = [B] + [BH+]

Balance de cargas: [OH-] = [BH+] + [Na+] + [H3O+]

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3

][

][][

BHC

CBHBHKb

b

NaOH

2

b4)b()b(][ b

2 CKKCCKBH NaOHlNaOH

2

Calcular el pH de una solución 0.0100 M de NaOH y 0.0800 M de CH3NH2 Kb : 4.8 x 10-4

[BH+] = 2.88 x 10-3 M [OH-] = 0.0129 M

pOH = 1.89 pH = 12.11

MEZCLA DE ÁCIDOS DÉBILES

HA2 + H2O A2- + H3O+ ][][ 32

2

OHAKa

HA1 + H2O A1- + H3O+

][][][

1

311 HA

OHAKa

2 2 2 3


Balances de masa: Ca1 = [A1-] + [HA1]

][ 22 HA

a

Kw = 1.0 x 10-14 = [OH-] x [H3O+]

Ca2 = [A2-] + [HA2]

Balance de cargas: [H3O+] = [A1-] + [A2

-] + [OH-]

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4

i

iii KaOH

KaCA

][][

3

a

KCCai = [Ai

-] + [HAi]][

][3

a

OH

KaCA ii

i

KwCKaCKaOH 22113 aa][

Calcular el pH de una solución 0.100 M de ácido acético y 0.0500 M de ácido propiónico.Ka HAc : 1.80 x 10-5 Ka HPr : 2.34 x 10-5

KwCKaCKaOH 22113 aa][

[H3O+] = 1.72 x 10-3 M pH = 2.76

Verificación de desprecios:

MAc 31005.1][ < 10% de [HAc]: 1.00 x 10-2 M

M41080.6][Pr < 10% de [HPr]: 5.00 x 10-3 M

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MEZCLA DE BASES DÉBILES

B2 + H2O BH+2 + OH-

][][ 2

2

BHOHKb

B1 + H2O BH+1 + OH-

][][][

1

1

1 BBHOH

Kb


Balances de masa: Cb1 = [B1] + [BH+1]

Cb2 = [B2] + [BH+2]

][ 22 B

Kw = 1.0 x 10-14 = [OH-] x [H3O+]

Balance de cargas: [OH-] = [BH+1] + [BH+

2] + [H3O+]

KwCKbCKbOH bb 2211][

SISTEMAS ÁCIDO-BASE CONJUGADOS. SOLUCIONES REGULADORAS DE pH.

HA + H2O A- + H3O+

Mezcla de ácido débil HA y su base conjugada A-

A- + H2O HA + OH-

CHA [HA]

C [A ]


CA- [A-]

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HA A- Na+

OH- H3O+HA + H2O A- + H3O+

][][ 3OHAKa

NaA Na+ + A-

CHA: 0.0100 MCA-: 0.0100 MpKa: 4.50

][HAKa

Balances de masa: CA- = [Na+]

CTotal = CHA + CA- = [HA] + [A-]


Total HA A- [ ] [ ]equilibrio

Balance de cargas: [OH-] + [A-] = [Na+] + [H3O+]

[A-] = CA- + [H3O+] – [OH-]

[HA] = CHA - [H3O+] + [OH-] (del Bce. de masa)

(del Bce. de carga)

])[][(][])[][(

][][][

3

333

OHOHC

OHOHOHCHA

OHAKa

HA

A

Ecuación de Charlot

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7

Si Ctotal > 10-3 M y 4 < pKa < 10

[A-] = CA- + [H3O+] – [OH-]

[HA] = CHA - [H3O+] + [OH-]

HA

A

COHC

HAOHA

Ka][

][][][ 33

A

CC

pKapH logHAC

pp g

Ecuación de Henderson-Hasselbach

CHA: 0.0100 M CA-: 0.0100 M pKa: 4.50

50.4log

HA

A

CC

pKapH

Si 1 L d l ió i d 1 l d N OHSi a 1 L de solución amortiguadora se agrega 1 mmol de NaOH

HA + H2O A- + H3O+

NaOH Na+ + OH-

OH- + H3O+ 2H2O

][][][ 3

HAOHA

Ka

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[OH-] + [A-] = [Na+] + [H3O+]

[A-] [Na+] = 0.0110 M

[HA] = CTotal – [A-] = 9.00 x 10-3 M

][][][ 3

HAOHA

Ka

pH = 4.59

1 mmol NaOH en 1 L de este buffer pH = 0.09

1 mmol NaOH en 1 L de H2O pH = 4.00 2 p

1 mmol NaOH en 0.1 L de HCl 0.100 M pH = 0.05

1 mmol NaOH en 0.1 L de HCl 0.0100 M pH = 5.00

Capacidad reguladora:

pHCBF

pHCAF

CBF: n° de moles de base fuerte agregado por litro de solución

CAF: n° de moles de ácido fuerte agregado por litro de solución

][][])[(

][303.2 32

3 OHOH

KwOHK

OHKC aTotal

][])[( 33 OHOHKa

Permite calcular CTotal necesaria para y pH

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Capacidad reguladora de una solución de ácido acético y acetato de sodio en función de pH:pKa: 4.75

CTotal = CHA + CA-= [HA] + [A-]

Ctotal 10-3 M

C Si C C H K

HA

A

CC Si CA- = CHA pH = pKa

Capacidad reguladora máxima

pH = pKa 1Capacidad reguladora adecuada

Dilución del sistema ácido-base conjugada:•Afecta la molaridad total •Afecta la capacidad reguladora.•No modifica el pH, dentro de ciertos límites.

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Soluciones reguladoras y fuerza iónica:

Se prepara 1 L de buffer de pH = 7.45 y = 0.100.Calcular CNaH2PO4

y CNa2HPO4

2

21

ii ZC

1 242

224

2 1][2][1][21

POHHPONa

[Na+] = 2 x [HPO42-] + [H2PO4

-]

µ = 0.100 = 3 x [HPO42-] + [H2PO4

-]

][log12.745.7

24

HPO

][og.75.7

42POH

[HPO42-] = 0.0289 M CNa2HPO4

[H2PO4-] = 0.0135 M CNaH2PO4

Obtención de soluciones reguladoras:

• Mezcla directa de los componentes de la solución:

Ácido débil + base conjugada

C C C ACKH lCTotal = CHA + CA-

HA

A

CpKapH log

Base débil + ácido conjugado

B + H2O BH+ + OH-

CT t l = CB + CBH+BHC

pKbpOH logCTotal CB + CBH+

BH

B

CC

pKapH log

BCpKbpOH log

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• Obtención de la especie conjugada por agregado de BF o AF:

Ácido débil en exceso (HA) + base fuerte (BF)

)(mLfinalVol

HAmmolesnC inicial

Total

BFmmolesnHAmmolesnBFmmolesn

pKaHAA

pKapHinicial

log][][

log

Base débil en exceso (B) + ácido fuerte (AF)

BmmolesnC inicial

)(mLfinalVolC inicial

Total

AFmmolesnBmmolesnAFmmolesn

pKbB

BHpKbpOH

inicial

log][

][log

• Obtención del electrolito débil por agregado de AF o BF:

Base conjugada en exceso (A-) + ácido fuerte (AF)

)(mLfinalVolAmmolesn

Cinicial

Total

)(f

AFmmolesnAFmmolesnAmmolesn

pKaHAA

pKapHinicial

log][][

log

Ácido conjugado en exceso (BH+) + base fuerte (BF)

BHmmolesnC

inicial

)(mLfinalVolCTotal

BFmmolesnBFmmolesnBHmmolesn

pKbB

BHpKbpOH

inicial

log][

][log

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