3/24/2014
1
Ácidos y Bases
Adaptado por
Il iIl i íí
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.
Ileana Nieves Ileana Nieves MartínezMartínez
Propiedades de los Ácidosácidos Bases (álcalis)
Agrios Amargas (alcaloides = productos de plantas, aveces venenosas)
corrosivos resbalosas
color de tintes vegetales:Azul → rojo
color de tintes vegetales:Rojo → azul
Reaccionan con: Reaccionan con:
Bases → sales iónicas(neutralización) Ácidos → sales iónicas(neutralización)
Metales (Al Zn Fe)
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.2Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Metales (Al, Zn, Fe)
2 Al + 6 HCl AlCl3 + 3 H2(g)(g)
Carbonatos (marmol, bicarbonato de soda, tiza, tierra caliza
CaCO3 + 2 HCl CaCl2 + CO2(g)(g) + H2O
3/24/2014
2
Propiedades de los Ácidosácidos Bases (álcalis)
Agrios Amargas (alcaloides = productos de plantas, aveces venenosas)
corrosivos resbalosas
color de tintes vegetales:Azul → rojo
color de tintes vegetales:Rojo → azul
Reaccionan con: Reaccionan con:
Bases → sales iónicas (neutralización) Ácidos → sales iónicas (neutralización)
Metales (Al, Zn, Fe)
2 Al + 6 HCl AlCl + 3 H (g)(g)
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.3Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
2 Al + 6 HCl AlCl3 + 3 H2(g)(g)
Carbonatos (marmol, bicarbonato de soda, tiza, tierra caliza
CaCO3 + 2 HCl CaCl2 + CO2(g)(g) + H2O
Ácidos ComunesNombre Fórmula Usos Fortaleza
Ácido nítrico
Ácido sulfúrico
Fuerte
Fuerte
Explosivos, fetilizantes, tintespega
Explosivos, fetilizantes, tintes
Ácido fosfórico
Ácido acético
Ácido hidroclórico
Ácido sulfúrico
Débil
Fuerte
Fuerte
Moderado
Explosivos, fetilizantes, tintesPega, baterías
Limpiador de metales, Preparación de comida, refinación,
ácido estomacal
fetilizantes, plástico y gomaPreservativos de comida
fetilizantes, plástico y goma
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.4Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Ácido acético
Ácido hidrofluórico
Ácido carbónico
Ácido bórico
Débil
Débil
Débil
Débil
Preservativos de comida, vinagre
Limpiador de metales, Y de cristales
Agua de soda
Limpieza de ojos
3/24/2014
3
Estructuras de los ácidos
• Los ácidosácidos binariosbinarios tienehidrógenos ácidos pegados a un no metalno-metalHCl, HF
Ácido clorídrico
•• OxiOxi--ácidosácidos tienen hidrógenosácidos pegados a oxígenoH2SO4, HNO3
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.5Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
ácido nítricoácido sulfúrico
2 4 3
Estructura de los ácidos: continuacióncontinuación
• Ácidos Carboxílicos(moleculares) tienen( )grupos ──COOHCOOHHCHC22HH33OO22, H, H33CC66HH55OO77
Solo el primer H en la fórmula es ácido
El H está en el ──COOHCOOH
Grupo de ácido carboxílico
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.6Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
3/24/2014
4
Bases ComunesNombre Fórmula Nombre Usos Fortaleza
común
Lejía, soda caústica
Fuerte Hidróxido de sodio
Jabón, plástico, refinacón de petróleo
Bicarbonato de sodio Débil
Fuerte
Fuerte
DébilHidróxido de
Hidróxido de calcio
Hidróxido de potasio
potasacaústica
cal apagada
Bicarbonato de soda
Leche de
Jabón, algodón, electrodeposición
Cemento
Cocinar, antiácido
antiácido
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.7Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Hidróxido de amonio
Débil
Débil magnesioLeche de magnesia
Agua de amonia
antiácido
Detergente,Fertilizante,Explosivo,
fibras
Estructura de las Bases
• La mayoría de las bases bases iónicasiónicas contieneniones OHOH−−
NaOH, Ca(OH)2
• Algunas contienen iones de COCO3322−−
CaCO3, NaHCO3
• Las bases bases molecularesmoleculares contienen estructurasque reaccionan con H+
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.
que reaccionan con HLa mayoría son gruposgrupos amino(amino(−NH−NH22)
8Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
3/24/2014
5
Indicadores• Compuestos químicosSolución cambia de color por:basicidad
acidezacidez
• Muchos tintes vegetales son indicadores cianinas
• Litmus Del musgo español
RojoRojo en medio ácidoácido y azulazul en medio básicobásico
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.
RojoRojo en medio ácidoácido y azulazul en medio básicobásico
• FenoftaleínaSe encuentra en laxantes
RojoRojo en medio básicobásico e incoloroincoloro en ácidoácido
9Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Teorías ácido - base•• ArrheniusArrheniusEn agua (sustancias iónicas se ionizan)Ácido produce H+ y aniones: HClHCl((acac) ) →→ HH++((acac) + ) + ClCl−−((acac))
B d OH ti N OHN OH(( )) NN (( )) OHOH (( ))Base produce OH- y cationes: NaOHNaOH((acac) ) →→ NaNa++((acac) + ) + OHOH−−((acac))ácácidoido + ba+ basese →→ salsal + + aguaagua : : HHClCl((acac)) + + NaNaOHOH((acac))→→ NaClNaCl((acac) + ) + HH--OO--HH((ll))
•• BrønstedBrønsted--LowryLowryEn agua:Ácido dona protón (tiene que tener un protónprotón)
B t tó (ti t lit ilit i )
H–A + :B :A– + H–B+
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.
Base acepta protón (tiene que tener un par par solitariosolitario)
•• LewisLewis (no necesita agua)Ácido acepta electrones
Base dona electrones
Tro: Chemistry: A Molecular Approach 10
H3N: + BF3 H3N─BF3
3/24/2014
6
Ácidos
• Los iones de H+ en agua forman hidroniohidronio, H, H33OO++
HH++ + H+ H22O O HH33OO++
• Los ácidosácidos molecularesmoleculares no se disocian pero en agua se ionizan
iónión hidroniohidronio, H, H33OO++
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.
agua se ionizanEn la fórmula, el HH ionizable se escribe al frenteHCHC22HH33OO22((acac) ) →→ HH++((acac) + C) + C22HH33OO22
−−((acac))
11Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Sustancias Amfotéricas• Pueden actuar como ácido y baseContienen HH transferible y par solitario.
• Ejemplo: agua• Ejemplo: aguaBase que acepta H+ de HCl
HCl(ac) + H2O(l) → Cl–(ac) + H3O+(ac)Ácido que dona H+ a NH3
NH3(ac) + H2O(l) NH4+(ac) + OH–(ac)
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.12Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
3/24/2014
7
Problemas con la Teoría de Arrhenius• No explica por qué: se forman solucionessoluciones básicasbásicas en H2O de compuestos sin
OHOH––
MolecularesMoleculares: NH3
IónicosIónicos:: Na2CO3 o Na2O
se forman solucionessoluciones ácidasácidas en H2O de compuestos sin HH++
MolecularesMoleculares:: CO2
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.
Ocurren rx’s ácido-base en solucionessoluciones nono--acuosasacuosas
13Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
•• ReversiblesReversiblesHH––AA + + :B:B :A:A–– + + HH––BB++
Ventaja de Brønsted-Lowry – permite reaccionesreversibles con pares conjugados
ÁcidoÁcidoj dj d
BaseBaseconjugadaconjugada
:A:A–– + + HH––BB++ HH––AA + + :B:B
• Cada reactivo y producto se convierte en un par par
conjugadoconjugadoconjugadaconjugada
ÁcidoÁcidoconjugadoconjugado
BaseBaseconjugadaconjugada
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.14Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
conjugadoconjugadoLa basebase original se convierte en su ácidoácido conjugadoconjugado..
El ácidoácido original se convierte en su base base conjugadaconjugada..
3/24/2014
8
Ejemplos de Ácido-base Brønsted-Lowry y pares conjugados
H–A + :B :A– + H–B+
ácido base base ácidoconjugada conjugadoconjugada conjugado
HCHO2 + H2O CHO2– + H3O+
ácido base base ácidoconjugada conjugado
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.15Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Práctica – Escriba la fórmula para el ácidoácido cojugado de los siguientes:
H O H O+H2O
NH3
CO32−
H3O
NH4+
HCO3−
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.
3
H2PO41−
3
H3PO4
16Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
3/24/2014
9
Práctica – Escriba la fórmula de la basebase conjugada de las siguientes
H OH O HO−H2O
NH3
CO32−
H2O HO
NH3 NH2−
CO32− debido a que CO3
2− no contiene H, NONO
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.
3
H2PO41−
3 q 3
puede ser un ácido
H2PO41− HPO4
2−
17Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
EjemploEjemplo 15.1a15.1a: Identifique los ácidos y base Brønsted-Lowry, y sus pares conjugados, en la reacción
H2SO4 + H2O HSO4– + H3O+
ácido base base ácidoconjugada conjugado
H2SO4 + H2O HSO4– + H3O+
H2SO4 HSO4 pierdepierde H+ H2SO4 es el ácidoH2SO4 HSO4 , pierdepierde H H2SO4 es el ácido
HSO4 su base conjugada
H2O H3O+, aceptaacepta un H+ H2O es la base H3O+ su ácido conjugado
Ejemplo 15.1b: Identifique los ácidos y bases Brønsted-Lowry y sus pares conjugados
HCO3– + H2O H2CO3 + HO–
b á id á id bHCO3
– + H2O H2CO3 + HO–
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.18Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
base ácido ácido baseconjugado conjugada
HCO3 H2CO3, acepta un H+ HCO3
es la baseH2CO3 su ácido conjugado
H2O OH, dona un H+ H2O es el ácidoOH su base conjugada
3/24/2014
10
Práctica—Escriba las ecuaciones de las siguientes especies reaccionandocon agua y actuando como ácidoácido monopróticomonoprótico e identifique la base y ácidoconjugados
HBr + H2O Br− + H3O+
Ácido Base base ácidoconjugada conjugado
HSO H O SO 2 H O
HBr
HSO HSO4− + H2O SO4
2− + H3O+
Ácido Base base ácidoconjugada conjugado
HSO4−
Práctica—Escriba las ecuaciones de las siguientes especies reaccionandocon agua y actuando como base base monopróticamonoprótica e identifique la base y ácidoconjugados
I− + H2O HI + OH−I−
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.19Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
I + H2O HI + OHBase Ácido ácido base
conjugado conjugada
I
CO32− CO3
2− + H2O HCO3− + OH−
Base Ácido ácido baseconjugado conjugada
Comparación de la Teoría de Arrhenius y la de Brønsted-Lowry para ácidosácidos
• Arrhenius
HCl( ) H+( ) Cl ( ) {f t }
• Brønsted–Lowry
HCl( ) + H O(l) Cl ( ) + H O+( ) {f t }
HCl(ac) H+(ac) +Cl−(ac) {fuerte}
HF(ac) H+(ac) + F−(ac) {débil}
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.20
HCl(ac) + H2O(l) Cl−(ac) + H3O+(ac) {fuerte}
HF(ac) + H2O(l) F−(ac) + H3O+(ac) {débil}
Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
3/24/2014
11
Comparación de la Teoría de Arrhenius y la de Brønsted-Lowry para basesbases
• Arrhenius
NaOH(ac) Na+(ac) + H−(ac) {fuerte}
• Brønsted–Lowry
NaOH(ac) + H2O(l) Na+(ac) + OH−(ac) {fuerte}
NH3(ac) + H2O(l) NH4+(ac) + OH−(ac) {débil}
NH4OH(ac) NH4+(ac) + OH−(ac) {débil)
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.21
NH3(ac) H2O(l) NH4 (ac) OH (ac) {débil}
Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Ácidos fuertes
HCl H+ + Cl−
HCl + H2O H3O+ + Cl−• Escala de fortaleza de
ácidos depende de la capacidadcapacidad parapara donardonar HH capacidad de agua como
estándar en la escala
Se ionizan 100% en 100% en aguaagua
Electrolito fuerte
[H[H OO++] = [] = [ácidoácido fuertefuerte]]
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.22
0.10 M 0.10 M HClHCl == 0.10 M H0.10 M H33OO++
[H[H33OO ] = [] = [ácidoácido fuertefuerte]]
K K grandegrande Está desplazada a productos
Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
3/24/2014
12
HF H+ + F−
HF + H2O H3O+ + F−
Ácidos débiles• Dona pequeña fracción de H’sNo donan H a agua
Se ionizan menos que un 1% en agua
[H[H33OO++] << [] << [ácidoácido débildébil]]
K K pequeñapequeña Está desplazada hacia reactivos
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.
0.10 M HF 0.10 M HF ≠≠ 0.10 M H0.10 M H33OO++
23
Base conjugada es fuerte K grande
Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
F − + H2O HF + OH−
Ácidos fuertes y débiles
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.24Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
3/24/2014
13
Aum
entoo
de a
cide
zo
de bacisidad
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Aum
ento
Tendencias Generales de Acidez
• Mientras más fuerte el ácido, la base conjugadaserá más débil
• Ma or # de# de o idacióno idación o i ácido más f ertef erte• Mayor # de # de oxidaciónoxidación = oxi-ácido más fuertefuerteH2SO4 > H2SO3; HNO3 > HNO2
• Fortaleza ácidaCationes > moléculas neutrales > anionesH3O+ > H2O > OH−; NH4
+ > NH3 > NH2−
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.
Fortaleza básica la tendencia es opuesta
26Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
3/24/2014
14
Constante de ionización ácida, KKaa
• Fortaleza ácida relativa a agua asociada a la magnitud de K
HA + H O A− + H O+HA + H2O A + H3O+
Ka alta ácido fuerte
32 a
[A ] [H O ]
[HA]K x H O K
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.27Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.28Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
3/24/2014
15
Autoionización de agua y Producto iónicoH2O H+ + OH–
H2O + H2O H3O+ + OH–
23
2 32
H O OHK K x H O K H O OH
• Producto iónico de agua = [H3O+] x [OH-] Kw = [H3O+] x [OH-] = 1.00 x 10-14 a 25°C
Constante de Disociación de aguaoo [H[H33OO++] = [OH] = [OH––] = 10] = 10−−77M a 25 M a 25 °°CC
2 32
2
wK K x H O K H O OHH O
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.
• Agua es electrolito muy débil 2/1 billión moléculas de agua foman iones por autoionización.Todas las soluciones acuosas contienen H3O+ y OH–
[H3O+] es inversamente proporcional a [OH–]
29Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Soluciones ácidas y básicas• Las soluciones acuosas tienen H3O+ y OH–
NeutralNeutral[H3O+] = [OH–] = 1.00 x 10−7
ÁcidaÁcida[H3O+] > [OH–][H3O+] > 1.00 x 10−7; [OH–] < 1.00 x 10−7
BásicaBásica
3Kw
OHH O
Kw
H OOH
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.
[OH–] > [H3O+][H3O+] < 1.00 x 10−7; [OH–] > 1.00 x 10−7
30Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
3H O
3/24/2014
16
H H+ H+
[H+] 100 10−1 10−3 10−5 10−7 10−9 10−11 10−13 10−14
[H+] ≠ 0; [OH−] ≠ 0Ácido Base
[H+] vs. [OH−]3Kw
OHH O
3
Kw
H OOH
OH−H+ H+ H+ H+ H
OH−OH−OH−OH−
[OH−]10−14 10−13 10−11 10−9 10−7 10−5 10−3 10−1 100
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.
Los tamaños de H+ y OH− no están a escala porque las divisionesson potencias de 10 no unidades
31Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
EjemploEjemplo 15.2b15.2b: Calcule la [OH] a 25 °C cuando [H3O+] = 1.5 x 10−9 M, y determine si la solución es ácido, básica, o neutral
Solución: Básica: [OH─] > 10─7M
Práctica – Determine la [H3O+] cuando [OH−] = 2.5 x 10−9 M
Solución:
Á
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.32Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Ácida: [H+] > 10─7M
3/24/2014
17
Medidas de Acidez: pH• Escala de acidez o basicidadpH = pH = ── log [Hlog [H33OO++]]
E t d 10 i tiExponente de 10 con signo negativo
Necesita saber [H3O+]pHpHaguaagua = = ── log {10log {10──77} = } = 7
[H[H33OO++] = 10] = 10──pHpH
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.
Básico: pH > 7
Ácido: pH < 7
Neutral: pH = 7
33Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
¿Qué implica el número de pH?Escala de pH
ácida básica
•• pH pH bajobajo, solución ácidaácida•• pH pH altoalto solucuión básicabásica1 unidad de pH corresponde a un acidezacidez de un
factor de10
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.34
• Intervalo Normal de pH es de 0 a 140 a 14pH = 0 es [H3O+] = 1 M, pH 14 es [OH–] = 1 MpH puede ser: negativo (bien ácida)Mayor de 14 (bien alcalina)
Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
3/24/2014
18
EjemploEjemplo 15.3b15.3b: Calcule el pH a 25 °C cuando [OH] = 1.3 x 10−2 M, y determine si la solución es ácida, básica, o neutral
Solución:
Solución básica
Práctica – Determine el pH a 25 ºC de una solución con [OH−] = 2.5 x 10−9 M
Solución:
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.35Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
PrácticaPráctica – Determine el [OH−] de una solución con pH de 5.40
Solución:
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.36Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
3/24/2014
19
pOH
ácida básica
• Otra escala es: pOHpOH = −log[OH], [OH] = 10−pOH
pOHagua = −log[10−7] = 7
Se neceista [OH] para encontrar pOH
• pOH < 7 es básicobásico;
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.37
• pOH < 7 es básicobásico;
• pOH > 7 es ácidoácido,
• pOH = 7 es neutral
•• pH + pH + pOHpOH = 14.0= 14.0Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
pH y pOHPráctica – Complete la tabla
Ácido Base
pH 0 1 3 5 7 9 11 13 14
OH−H+ H+ H+ H+ H+
OH−OH−
[H+] 100 10−1 10−3 10−5 10−7 10−9 10−11 10−13 10−14
pH
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.
14 13 11 9 7 5 3 1 0
OHOHOH−OH−OH−
[OH−]10−14 10−13 10−11 10−9 10−7 10−5 10−3 10−1 100
38Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
pOH
3/24/2014
20
Relaciones entre pH y pOH• pH + pOH = 14.00
a 25 °C
Puede usar pOH para encontra pHPuede usar pOH para encontra pH
143 w
143
3
[H O ][OH ] 1.0 10
log [H O ][OH ] log 1.0 10
log [H O ] log [OH ] 14.00
K
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.39
3g [ ] g [ ]
pH pOH 14.00
Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
EjemploEjemplo:: Calcule el pH a 25 °C cuando [OH] = 1.3 x 10−2 M, y determine si la solución es ácida, básica, o neutral
Solución:
Solución básica
Práctica – Determine el pOH a 25 ºC de una solución con [H3O+] = 2.5 x 10−9 M
Solución:
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.40Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
3/24/2014
21
pK• Otra forma de ver fortaleza ácido-base es pKppKKaa = = −−log(log(KKaa)), Ka = 10−pKa
ppKKbb = = −−log(log(KKbb)), Kb = 10−pKb
• Menor pKa más fuerte el ácidoMayor Ka = pKa más pequeñaPor (–log)
• Menor pK más fuerte la base
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.
• Menor pKb más fuerte la baseMayor Kb = pKb más pequeña
41Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Determinar pH de una solución de ácido o base fuerte
• [H3O+] = [HÁcido] para ácido fuerte monoprótico0.10 M HCl tiene [H3O+] = 0.10 M y pH = 1.00
• [OH−] = (# OH−)x[Base] para base fuerte0.10 M Ca(OH)2 tiene [OH−] = 0.20 M y pH = 13.30
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.42Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
3/24/2014
22
Determinar pH de ácido débil• Fuentes de H3O+ en solución acuosaÁcidoaguaagua
• Hay que resolver Keq de:HA + H2O A + H3O+
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.43Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
EjemploEjemplo 15.615.6: Calcule el pH de una solución 0.200 M HNO2(ac) a 25 °C
2 2 2 2 3 30 0 0
2 2 3
2 2 2 3
0.2 0 0
eq eq eq
eq eq eq
HNO HNO x NO NO x H O H O x
HNO x NO x H O x
HNO H O NO H O
22 3
2 0.2 0.2
q eq eq
NO H O x x xKa
HNO x x
De la tabla 15.5 - Ka = 4.6 x 10-4 y descartando x
2x
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.44Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
43 2 0
4 33
4.6 100.2
4.6 10 0.2 9.6 10
xKa x x H O Ka HNO
H O x x M
3/24/2014
23
La aproximación es válida
Continuación de Ejemplo 15.6: Calcule el pH de una solución 0.200 M HNO2(ac) a 25 °C
33 9.6 10x H O x M
2 2 2 30
3 32 2 3
3
0.2 9.6 10 9.6 10
log 9.6 10 2.02
eq eq eq
eq eq eq
HNO HNO x NO H O x
HNO x NO H O x
pH x
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.45Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Aunque no exacta esrasonablemente cercana
Corroborando:
Ka for HNO2 = 4.6 x 10−4
EjemploEjemplo 15.715.7: Determine el pH de una sol’n acuosa 0.100 M HClO2(ac) a 25 °C
HClO2 + H2O ClO2 + H3O+ Ka HClO2 = 1.1 x 10−2
la aproximación nono es válida : hacer cuadrática
x = 3.3 x 10−2
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.46Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
3/24/2014
24
Ka (HClO2)= 1.1 x 10−2
Ejemplo 15.7: Determine el pH de una solución acuosa 0.100 M HClO2(ac) a 25 °C
Cuadrática
CotejoCotejo
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.47Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
jj
EjemploEjemplo 15.815.8: Determine el Ka de un ácido débil para una solución 0.100 M con pH = 4.25
30
2 3
10 pH
eq eq eqA x H OHA HA x
HA H O A H O
5 4.25 53
2528
0
0.1 5.6 10 10 5.6 10
5.6 103.1 10
0.1
eq eq eqHA x A x H O x
xxKa x
HA x
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.48Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
3/24/2014
25
Relación entre [H3O+]eq & [HA]0• Aumento en [HA]0 resulta en aumento de [H3O+]eq
Disminuye el % de ionizaciónSignifica que el aumento en [H3O+] es más lento que el
aumento en la concentración del ácido
PorPor cientociento de de ionizaciónionización
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.49Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
EjemploEjemplo 15.915.9: Calcule el por ciento de ionización de una solución 2.5 M de HNO2
Ka(HNO2) = 4.6 x 10-4
30
2 3
eq eq eqA x H OHA HA x
HA H O A H O
3 0H O x HA Ka
0eq eq eq
224 4 2
0
2 23
4.6 10 2.5 4.6 10 3.4 102.5
2.5 3.4 10 3.4 10eq eq eq
xxKa x x x x x
HA x
HA x A x H O x
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.
23
0
3.4 10% 100 100 1.4%
2.5eq
H Ox
ionizacion x xHA
50Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Aproximación válida < 5%
3/24/2014
26
EjemploEjemplo 15.1015.10: Calcule el pH de una mezcla de 0.150 M HF(ac) con 0.100 M HClO2(ac)
HF + H2O F + H3O+ K = 3 5 x 10−4
Determinación del pH en mezclas de ácidos
HF + H2O F + H3O Ka 3.5 x 10
HClO + H2O ClO + H3O+ Ka = 2.9 x 10−8
H2O + H2O OH + H3O+ Kw = 1.0 x 10−14
HF H O F H O Para el Para el cálculocálculo se se usaráusará el el ácidoácido másmás fuertefuerte queque eses HFHF
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.51Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
30
2 3
eq eq eqF x H OHF HF x
HF H O F H O
30
2 3
eq eq eqF x H OHF HF x
HF H O F H O
Ejemplo 15.10: Calcule el pH de una mezcla de 0.150 M HF(ac) con 0.100 M HClO2(ac) Ka (HF) = 3.5 x 10−4
Ka (HClO)= 2.9 x 10−8
224 4 3
30
33
0
3.5 10 0.15 3.5 10 7.2 100.15
7.2 10% 100 100 4.8%
0.15
eq
eq
xxKa x x H O x x x
HF x
H Ox
ionizacion x xHA
Aproximación válida < 5%
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.Tro: Chemistry: A Molecular Approach 52
3log 7.2 10 2.14pH x
p
232
4
0
7.2 103.6 10
0.143
xxKa x
HF x
Tiene valor comparable
3/24/2014
27
Práctica – Determine el pH a 25 ºC de una mezcla de 0.045 M HCl y 0.15 M HF
Solución:[HCl] =
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.53Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Bases Fuertes
EjemploEjemplo 15.1115.11: Calcule el pH a 25 °C de una solución 0.0015 M de Sr(OH)2 y determine si es ácida, básica o neutral
Solución:Solución:[OH] = 2(0.0015)= 0.0030 M
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.54Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
pH = 14.00 – 2.52 = 11.48
3/24/2014
28
PrácticaPráctica – Calcule el pH de las soluciones siguientes
0.0020 M HCl[H3O+] = [HCl] = 2.0 x 10−3 MpH = −log(2.0 x 10−3) = 2.70
0.0015 M Ca(OH)2
p g( )
[OH−] = 2 x [Ca(OH)2] = 3.0 x 10−3 MpOH = −log(3.0 x 10−3) = 2.52pH = 14.00 − pOH = 14.00 − 2.52
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.
p ppH = 11.48
55Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Bases débiles:Constante de Ionización Básica, Kb
• La fortaleza de la base se mide por la magnitud de la Kb al reaccionar con H2O
:B + H2O OH− + H:B+
Kb alta = base mas fuerte
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.56Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
3/24/2014
29
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.57Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Estructura de Aminas
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.58Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Amoniaco Metil amina Piridina
3/24/2014
30
EjemploEjemplo 15.1215.12:Determine el pH de una solución 0.100 M de NH3(ac) (Kb = 1.76 x10-5)
3 2 4NH H O NH OH OH x 3 3 0
NH NH x 4NH x 2 2
4NH OH x xK
3 3 30 0
5 31.76 10 0.100 1.33 10
bKNH NH x NH
x x x x OH
AhoraAhora x = [OHx = [OH--]]
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.59Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
la aproximación es válida
Relación entre Ka de un ácido con el Kb de su base conjugada
3
a
b
A H OK
HA
HA OHK
A
Cuando suma ecuaciones, se multiplican las K’s
3wK H O OH
A
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.60Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
3/24/2014
31
EjemploEjemplo 15.1415.14: Determine el pH de una solución 0.100 M NaCHO2(ac) (Ka[HCHO2]=1.8x10-4)
NaNa++ es el catióncatión de de una base base fuertefuerte-- pH pH eses nuetralnuetral. El CHOCHO22 es el aniónanión
dede un ácidoácido débildébil –– pH pH básicobásico. Escriba la reacción para el anión en agua.
2 2 2CHO H O HCHO OH OH x 2 2 0
CHO CHO x 2HCHO x 0
2 22
2 2 20 0
wb
a
HCHO OHK x xK
K CHO CHO x CHO
RecuerdeRecuerde queque ahoraahora
OH x
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.
OH x
SoluciónSolución deldel EjemploEjemplo 1515..1414: Determine el pH de una solución 0.100 MNaCHO2(ac) (Ka[HCHO2]=1.8x10-4)
2 0bx K x CHO
Aproximación válida= [OH-]
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.62Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
3/24/2014
32
PrácticaPráctica – Si una solución 0.15 M NaA tiene un pOH de 5.45, determine Ka de HA
Na+ catión base fuerte – pOH neutral. Pero pOH es < 7, la solución es básica porque A− viene de ácido débil.
2A H O HA OH 10 pOHOH x 0
A A x HA x
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.63Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Aniones actuando como bases débiles
• Todo anión se puede considerar como base conjugada de un ácidoA−(ac) + H O(l) HA(ac) + OH−(ac)
Propiedades ácido–base de las sales
A (ac) + H2O(l) HA(ac) + OH (ac)MientrasMientras másmás fuertefuerte sea el sea el ácidoácido, , másmás débildébil seráserá susu base base
conjugadaconjugada
Un aniónanión que sea la base conjugada de un ácidoácido fuertefuerteexhibe pH neutralpH neutral
Cl−(ac) + H2O(l) HCl(ac) + OH−(ac)
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.
Cl (ac) H2O(l) HCl(ac) OH (ac)
Un aniónanión que sea la base conjugada de un ácidoácido débildébilexhibe pH pH básicobásico
F−(ac) + H2O(l) HF(ac) + OH−(ac)
64Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
3/24/2014
33
Ejemplo 15.13: Use la tabla para determinar si el aniónes básico o neutral
a) NO3−
base conjugada de j gácido fuerte, por lo tanto es neutral
b) NO2−
base conjugada de ácido débil, por lo
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.
tanto es básico
65Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Cationes Poliatómicos actúan como ácidosácidos débilesdébiles• Algunos son:Ácidos conjugados de bases débiles contra-iones de bases fuertesSon potencialmente ácidosSon potencialmente ácidosMH+(ac) + H2O(l) MOH(ac) + H3O+(ac)
Mientras más fuerte la base, más débil el ácidoconjugado
Un catióncatiónContra-ión de base base fuertefuerte el pH pH eses neutralneutral
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.
Ácido conjugado de una base base débildébil es ácidoácido
NH4+(ac) + H2O(l) NH3(ac) + H3O+(ac)
o Ya que NH3 es una base débil y la posición de equilibrio se favorece hacia la derecha
66Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
3/24/2014
34
Cationes Metálicos actúan como ácido débil• Los cationes de metales pequeños y altamente
cargados son ácidos débilesCationes de metales alcalinos y alcalino térreos el pH
es neutrales neutralLos cationes están hidratados
Al(H2O)63+(ac) + H2O(l) Al(H2O)5(OH)2+ (ac) + H3O+(ac)
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.67Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Ejemplo 15.15: Determine si el catión es acídico o neutral
a) C5N5NH2+
el ácido conjugado de la base débil de piridina, por lo tanto es ácido
b) Ca2+
El contra ión de una base fuerte, Ca(OH)2, neutral
c) Cr3+
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.
c) Cr
metal altamente cargado, ácido
68Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
3/24/2014
35
Clasificación de sales, (pH)
Provienede:
Catiónde base
Aniónde ácido
pHde: de base de ácido
fuerte fuerte Neutral
fuerte débil Básico
débil fuerte Ácido
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.
débil débil depende
cargado fuerte Ácido
Tro: Chemistry: A Molecular Approach 69
Ejemplo 15.16: Determine si las sales a continuación producensoluciones ácidas, básicas, o neutrales
a) SrCl2Sr2+ contra ion de base fuerte, pH neutralCl− es la base conjugada de un ácido fuerte pH neutralCl es la base conjugada de un ácido fuerte, pH neutralla solución será de pH neutral
b) AlBr3
Al3+ es un metal pequeño y altamente cargado, ácido débilCl− es la base conjugada de un ácido fuerte, pH neutralla solución será ácida
c) CH3NH3NO3
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.
) 3 3 3
CH3NH3+ es el ácido conjugado de una base débil, ácida
NO3− es la base conjugada de un ácido fuerte, pH neutral
la solución es ácida
70Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
3/24/2014
36
d) NaCHO2
N + t i d b f t H t l
Ejemplo 15.16: Determine si las sales a continuación producensoluciones ácidas, básicas, o neutrales
Na+ contra ion de base fuerte, pH neutral
CHO2− es la base conjugada de un ácido débil, básico
solución será básica
e) NH4F
NH4+ es el ácido conjugado de una base débil, ácida
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.
4 j g ,
F− es la base conjugada de un ácido débil, básico
Ka(NH4+) > Kb(F−); solución será ácida
71Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
La solución tiene pH neutral
Práctica – Determine si la solución será ácida, básica, o neutral• KNO3K+ es el contra-ión de una base fuerte, pH neutral
NO3− es contra-ión de ácido fuerte, pH neutral
Co3+ catión altamente cargado, pH ácido• CoCl3
• Ba(HCO3)2
Cl− es contra-ión de ácido fuerte, pH neutral
la solución tiene pH ácido
Ba2+ es contra-ión de base fuerte, pH neutral
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.72
• CH3NH3NO3
, pHCO3
− es par conjugado de ácido débil, pH básicoLa solución tiene pH básico
CH3NH3+ es ácido conjugado de base débil, pH ácido
NO3− es contra-ión de ácido fuerte, pH neutral
El pH de la solución es ácido
Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
3/24/2014
37
Teoría de ácido-base de Lewis
• Se enfoca en la trasferencia de un par de ee
Par solitario enlaceEnlace par solitario
• NO require átomos de H
• El donantedonante de de electroneselectrones es la Base LewisBase LewisRico en electrones por lo tanto es un nucleófilonucleófilo
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.
Rico en electrones, por lo tanto es un nucleófilonucleófilo
• El aceptoraceptor de de electroneselectrones es el ÁcidoÁcido LewisLewisDeficiente de electrones, por lo tanto es un electrófiloelectrófilo
73Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Bases Lewis• Base Lewis contiene electroneselectrones disponiblesdisponibles para
dar o compartir
• Los anionesaniones son mejores Bases Lewis Bases Lewis queátomos o moléculas neutralesN: < N:N: < N:−−
• Átomos con mayormayor electronegatividadelectronegatividad tienen
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.
Átomos con mayor mayor electronegatividadelectronegatividad tienenmenosmenos capacidadcapacidad de ser Bases LewisO: < S:
74Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
3/24/2014
38
Reacciones ácido-base tipo Lewis
• La base dona un par de ee al ácidoGeneralmente resulta en la formación de un enlace
lcovalente
H3N: + BF3 H3N─BF3
El producto formado es el aductoaducto
• Las reacciones ácido-base tipo Arrhenius y
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.
Las reacciones ácido base tipo Arrhenius y Brønsted-Lowry son reacciones tipo Lewis también
75Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Ejemplos de Reacciones ácido-base de Lewis
Base Lewis
ÁcidoLewis
aducto
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.76Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Base Lewis
Ácido Lewis aducto
3/24/2014
39
Ejemplos de Reacciones ácido-base de Lewis
Base Lewis
ÁcidoLewis
aducto
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.77Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Base Lewis
Ácido Lewis aducto
Ejemplos de Reacciones ácido-base de Lewis
B
Ag+(aq) + 2 :NH3(aq) Ag(NH3)2
+(aq)
Lewis Lewis
Base Lewis Ácido
Lewis
BÁ id
aducto
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.
LewisAcid
LewisBase
Adduct
78Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Base Lewis
Ácido Lewis
aducto
3/24/2014
40
Ejemplos de Reacciones ácido-base de Lewis
B
Ag+(aq) + 2 :NH3(aq) Ag(NH3)2
+(aq)
Lewis Lewis
Base Lewis Ácido
Lewis
BÁ id
aducto
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.
LewisAcid
LewisBase
Adduct
79Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Base Lewis
Ácido Lewis
aducto
Práctica – Identifique el ácido y la base de Lewis en cada reacción
BaseÁcidoLewis
Base
ÁcidoLewis
Ácido
Copyright 2011 Pearson Education, Inc.80
Lewis ÁcidoLewis
Tro, Chemistry: A Molecular Approach, 2/e
Top Related