Apuntes de Química Equilibrio Químico y Calculo de Dureza

8/17/2019 Apuntes de Química Equilibrio Químico y Calculo de Dureza

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Apuntes de química

Conceptos QuímicaClasificación de la materia.- La materia es todo lo que ocupa un espacio y tiene masa. Sustancia:

Son elementos o compuestos. Y tienen una proporción definida (p.e agua: 11.19 % de H y .1 % de !". Elementos: #ateria formada por un solo tipo de $tomos (p.e !& 'g& l)". Compuesto: *ormado por

) o m$s elementos (p.e H)!& Hl".

Son Y la mezcla es una com+inación de sustancias en las cuales las sustancias conser,an sus

propiedades caractersticas. Las meclas no tienen una composición constante& por lo tanto las

muestras de aire tomadas de ,arias ciudades pro+a+lemente tendr$n una composición distinta.

'unque en una muestra la composición ser$ la misma en todas partes de esa muestra. /sto se llama

mezcla homogénea. uando la composición no es uniforme se llama mezcla heterogénea como al

0untar ierro con arena. /n principio todas las sustancias pueden e2istir en los estados: sólido&

lquido y gaseoso.

Fase.- /n qumica& un sistema omog3neo es aquel sistema material que est$ formado por una sola

fase& es decir& que tiene igual ,alor a las propiedades intensi,as en todos sus puntos o de una mecla

de ,arias sustancias que da como resultado una sustancia de estructura y composición uniforme.

4na forma de compro+arlo es mediante su ,isualiación. Si no se pueden distinguir las distintas

partes que lo forman& 3ste ser$ omog3neo. 4n sistema omog3neo es& por e0emplo& la mecla de

sal com5n so+re agua. La sal se disuel,e en el agua de tal forma que es imposi+le ,erla a simple

,ista. /l sistema constar$ de una sola fase y ser$ omog3neo.

Sin em+argo toma en cuenta lo siguiente: Se de+e distinguir entre fase y estado de agregación de la

materia. 6or e0emplo& el grafito y el diamante son dos formas alotrópicas del car+ono7 son& por lo

tanto& fases distintas& pero am+as pertenecen al mismo estado de agregación (sólido". 8am+i3n es

frecuente confundir fase y microconstituyente7 por e0emplo& en un acero cada grano de perlita es un

microconstituyente& pero est$ formado por dos fases& ferrita y cementita. 4na fase puede constar de

diferentes compuestos pero cuando las propiedades de otro o m$s compuestos difieren en tal grado

que de0an de ser compati+les& entonces ay separación de fases (agua y aceite".


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Propiedades físicas y propiedades químicas.- Si tomas el agua lquida y el oro sólido. Y los

calientas y llegas a 1 & ,eras que el agua se con,ierte en gas& pero el oro no toda,a. 6or lo cual

las sustancias tienen propiedades fsicas& como el punto de e+ullición& 5nicas. La sustancia ' no

reacciona con todas las sustancias y con las que reacciona lo ace en circunstancias especficas por

lo cual las sustancias tienen propiedades qumicas 5nicas. Si tenemos oro ;reaccionara con el o2geno<

;/n qu3 condiciones lo ar$< ;Hasta qu3 grado reaccionara< ;/n cu$nto tiempo lo ar$


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%olu$ilidad.- La solu+ilidad se define como la m$2ima cantidad de soluto que se disol,er$ en una cantidad

dada de disol,ente a una 8 dad ( RT )a+b−c−d

a.

/0ercicio

Omca analtica P 'c. 'c3tico con Ja!H p$g. ).

(1" H'c (ac" B Ja!H (ac" H)! (l" B Ja'c (ac"

()" H'c (ac" ⇆

HB(ac" B 'c-(ac" A 1E1.QGe-G

(" H)! (l"⇆

HB(ac" B !H-(ac" A RE1e-1K

pHE<

uando agregamos Ja!H a la muestra ;6odra ocurrir:<

H'c (ac" ⇆

HB(ac" B 'c-(ac" A 1E1.QGe-G

HB(ac" B !H-(ac"

⇆ H)! (l" A RE

8eniendo

datos pued

encontrar

tercero.

[Concentración ]= Mol

Espacio que

ocupanlos moles

F de Ja!H mlM.

G.

1.

).

)G.

.

K.

KG.

K9.

K9.9

K9.9G

K9.99

G.

G.1

G.G

G.1

G1.

GG.

.

Q.

.

9.


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(K"H'c (ac" B !H-(ac"

⇆ H)! (l" B 'c

-(ac" AEA R T A 1E1.QGe-9

Jo porque lo primero que pasa cuando agregamos Ja!H(ac" a la muestra es la reacción 1. Oue ,a en

una sola dirección. >/ste tipo de reacciones controlan los procesos? /n cuanto aparece Ja!H ocurre

la reacción (1" (es decir se forman los productos".

uando no se agrega Ja!H:

Hasta los K9.99 ml de Ja!H lo primero que pasa es la reacción 1& despu3s la reacción )& ,eamos

para G ml:

K 1=1.75e-5=

x2

0.1− x 2E1.1e-

Generalmente los ejercicios te dicen el valor

H'c (ac" ⇆

HB(ac" B 'c-(ac"

Ini. .1

-2 B2 B2U

/q. .1-2 B2 B2


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omo son Ge-K mol de Ja!H que entran entonces se consumen Ge-K mol de H'c y quedan K.Ge-

mol de H'c. omo el Ja'c tam+i3n es un electrolito fuerte se encuentra totalmente disociado. 'l

'c- que pro,iene de la reacción 1 se le agrega el 'c- que pro,iene de la reacción ). 8enemos:

uando se aVaden G ml de Ja!H neutralia (elimina" totalmente el H'c de la muestra inicial y por eso el equili+rio de la reacción ) desaparece. 6ero el 'c- (que es la +ase con0ugada de H'c"

forma el siguiente equili+rio:

omo 'c- es la +ase con0ugada de H'c su A + es A RNA a E G.Q1e-1.

uando se pasa los G.1 ml de Ja!H entonces se neutralia (elimina" totalmente el H'c de la

muestra inicial y en la muestra e2iste Ja'c y Ja!H am+os disociados& la reacción K sigue

omo 2 se ace cad

,e m$s pequeVentonces en .11-

lo ,uel,en sol

.11 y 9.99e- t+ K =1.75e-5=

(9.0909e-3+ x)( x )

K =5.71e-10=( x )(1e-7+ x)

()" H'c (ac" ⇆

HB(ac" B 'c-(ac"

Ini. K.Ge-N.GG Ge-KN.GG

-2 B2 B2U

/q. .11-2 B2 9.99e-B2

(K" 'c- (ac" B H)! (l"⇆

H'c(ac" B !H-(ac"

Ini. .G 1e-Q

-2 B2 B2U

/q. .G-2 2 1e-QB2


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ocurriendo porque ay Ja'c sin em+argo su contri+ución de idró2idos es mnima comparada con

la que ,a a acer el Ja!H.

6or 5ltimo podemos graficar en matla+:

'qu la contri+ución por la

disociación de 'c- (es decir 2"

es pequeVa comparada con la

contri+ución de solo .1 ml de

Ja!H para el !H. Y esta se

ace cada ,e menos. K =5.71e-10=

(1.01e-5+ x)( x )

omo 2 se ace cada

,e m$s pequeVo

entonces en .11-2

lo ,uel,en solo

.11 y 9.99e- t+.

(K" 'c- (ac" B H)! (l"⇆

H'c(ac" B !H-(ac"

Ini. .K99G 1.1e-G

-2 B2 B2U

/q. .K99G-2 2 1.1e-GB2


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!eacti&os en exceso. =igamos que tenemos la siguiente reacción: HB B l - ↔

Hl. moles de

HB entonces necesitamos moles de l - para que la reacción este en su punto de equi&alencia

aunque no se formen moles de Hl porque e2iste un equili+rio cuando tenemos m$s de moles

de l- entonces este se encuentra en e2ceso.

/0ercicio

Omca analtica P a)B con /=8' p$g. 9.

(1" a)B B YK- ⇆

aY)- 7 A E Ge1

()" HKY⇆

HB B HY- 7 A a1 E 1.)e-)

(" HY- ⇆

HB B H)Y-) 7 A a) E ).1Ke-

(K" H)Y)-

⇆ HB B HY- 7 A aE .9)e-Q

(G" HY-

⇆

HB

B Y-K

7 A aKE G.Ge-11

Fer p$g. G SooWg:

+¿

¿

¿+¿

¿

¿+¿

¿

¿ ¿

+¿¿¿¿¿¿

! 4=

K 1 K

2 K

3 K

4

¿

/l /=8' se ,a a re resentar con Y

uando se aVade una forma de HKY& HY- & H)Y

)-&

HY- & Y-K entonces ocurre un equili+rio& entre estas

anteriores especies. aY)- ya no forma parte de este

equili+rio por lo que solo puede afectarlo produciendo Y-


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4−¿"

¿

¿4−¿

" ¿

¿3−¿ "

¿

¿2−¿

2

" ¿

¿−¿

3

" ¿

¿+[ 4 " ]

¿4−¿

" ¿¿¿¿

! 4=¿

on respecto al /=8' si cam+ias el ,olumen total cam+ias la concentración total y las

concentraciones de las especies con Y& pero el ,alor de X no cam+ia porque depende solo del

pH. /ntonces utiliando las cttes y teniedo el pH se tienen:

pH ! 4

pH ! 4

pH ! 4

.G Q.G)e-1 G. .GKe-Q 9. G.)1e-)

). .Q1e-1K . ).)Ge-G 1. .G

. ).G1e-11 Q. K.e-K 11. .G

K. .1e-9 . G.9e- 1). .9

'ora se ,a a utiliar estos conocimientos:

G ml de /=8':

Haciendo en matla+ se tiene:

YK-EXK87 Y los que se

con,ierte en aY)- ya no entra

en 8& entonces:

8E 9.9e-K- aY)-

K =5e10= ( x )- − · · - − 2E.9 HE 1

a)B B YK- ⇆

aY)-

Ini. K.GKe-

U

/q. (K.GKe- - aY)-" XK(9.9e-K- aY)-" aY)-


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'

(

La región 1: Si tenemos G moles de a)B en solución y ponemos 1 mol de /=8'& no importa quetan alto sea la formación de aY)- solo se podr$ formar 1 mol de aY )-. Y eso ocurre en esta región

1 pues casi todo el /=8' que se aVade se con,ierte en aY )- pero la cantidad de a)B es mayor.

Hasta el punto de equi,alencia molar. /n donde cuando se aVade )G ml de /=8' se iguala la

cantidad de moles de /=8' que ay y la cantidad de moles de a)B que ay. /n este punto la

reacción depende totalmente del equili+rio. /s por eso que la constante de equili+rio A determina la

altura de la región ). #ientras mayor sea A menos a)B ,a a a+er en solución y mayor ,a a ser

pa)B.

/0ercicio

alculo de la durea uantitati,o-cualitati,o

La idea es la siguiente: Se a0usta el pH de la muestra a 1. =espu3s se aVade un poco de indicador

(J/8& calgamanita u otro" a la muestra que tiene calcio y magnesio. /s un poco porque queremos

que solo algunas mol3culas del magnesio se encuentren como #g-J/8. on el fin de que a medida

()"

("

(1"


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Z

Si no ay muco indicador cuando se titule el )#-*E+ no a+r$ muco *E+ y )#-*E+ al mismo

tiempo. 6or eso la cla,e para un +uen ,ira0e de color es colocar poco indicador. 8am+i3n el J/8

funciona me0or con el magnesio (no se porque". 's que se le suele aVadir sal magn3sica al

indicador o al +uffer para asegurar que aya la suficiente cantidad de iones magnesio en solución.

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