2daparte31-3
description
Transcript of 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
01/04/2015
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-
H2O + H2O OH- + H3O+
Kw = 1.0 x 10-14 = [OH-] x [H3O+]
Balances de masa: CNaOH = [Na+]
Cb = [B] + [BH+]
Balance de cargas: [OH-] = [BH+] + [Na+] + [H3O+]
01/04/2015
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
H2O + H2O OH- + H3O+
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-]
01/04/2015
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
01/04/2015
5
MEZCLA DE BASES DÉBILES
B2 + H2O BH+2 + OH-
][][ 2
2
BHOHKb
B1 + H2O BH+1 + OH-
][][][
1
1
1 BBHOH
Kb
H2O + H2O OH- + H3O+
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 ]
H2O + H2O OH- + H3O+
CA- [A-]
01/04/2015
6
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-]
H2O + H2O OH- + H3O+
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
01/04/2015
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
01/04/2015
8
[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
01/04/2015
9
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.
01/04/2015
10
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
01/04/2015
11
• 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