Ácidos y Bases 3

7/26/2019 cidos y Bases 3

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cidos y BasesTema 5


2/43

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1


4/43

cido de Arrhenius es una sustancia que produce H+ (H3O+) en agua

cido de Brnsted es un donador de protones (H+)

cido de Lewis es una sustancia que acepta un par de electrones

Base de Lewises una sustancia que dona un par de electrones

Definicin de cido

H O HH+ + OH-

cido base

N H

H

HH+ +

cido base 15.12

N H

H

HH

+


5/43

cidos y Bases de Lewis

N H

H

H

cido base

F B

F

F+ F B

F

FN HH

H

No se donan o aceptan protones!

15.12


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pH Una medida de la acidez

pH = -log [H+]

[H+] = [OH-]

[H+] > [OH-][H+] < [OH-]

Disolucin

neutra

cidabsica

[H+] = 1 x 10-7

[H+] > 1 x 10-7[H+] < 1 x 10-7

pH = 7

pH < 7pH > 7

A 250C

pH [H+]

15.3


7/43

15.3

pOH = -log [OH-]

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

log [H+] log [OH] = 14.00

pH + pOH = 14.00


8/43

El pH de la lluvia recogida en una regin industrializada un da

particular fue 4.82. Cul es la concentracin de ion H+

en elagua de lluvia?

pH = -log [H+]

[H+] = 10-pH = 10-4.82 = 1.5 x 10-5 M

La concentracin de ion OH en una muestra de sangre es 2.5 x10-7 M. Cul es el pH de la sangre?

pH + pOH = 14.00

pOH = -log [OH-

] = -log (2.5 x 10-7

) = 6.60pH = 14.00 pOH = 14.00 6.60 = 7.40

15.3


9/43

cido fuerte cido dbil

15.4


10/43

15.4


11/43

Cul es el pH de una disolucin de HNO3 2 x 10-3 M?

HNO3 es un cido fuerte se disocia al 100%.

HNO3 (ac) + H2O (l) H3O+ (ac) + NO3- (ac)

pH = -log [H+] = -log [H3O+] = -log(0.002) = 2.7

Inicio

Final

0.002 M

0.002 M 0.002 M0.0 M

0.0 M 0.0 M

Cul es el pH de una disolucin de Ba(OH)2 1.8 x 10-2 M?

Ba(OH)2 es una base fuerte se disocia al 100%Ba(OH)

2(s) Ba2+ (ac) + 2OH- (ac)

InicioFinal

0.018 M0.018 M 0.036 M0.0 M0.0 M 0.0 M

pH = 14.00 pOH = 14.00 + log(0.036) = 12.56 15.4


12/43

HA (ac) + H2O (l) H3O+ (ac) + A- (ac)

cido dbil (HA) y su constante de acidez

HA (ac) H+ (ac) + A- (ac)

Ka=[H+][A-]

[HA]

Kaes la constante de acidez

Ka Fuerza delcido dbil

15.5


13/43

15.5


14/43

Cul es el pH de una disolucin de HF 0.50 M(a 250C)?

HF (ac) H+ (ac) + F- (ac) Ka= [H+][F-]

[HF]= 7.1 x 10-4

HF (ac) H+ (ac) + F- (ac)

Inicial (M)

Cambio (M)

Equilibrio (M)

0.50 0.00

x +x

0.50 x

0.00

+x

x x

Ka= x2

0.50 -x= 7.1 x 10-4

Ka x2

0.50= 7.1 x 10-4

0.50 x 0.50Ka


15/43

Cundo puedo usar la aproximacin?

0.50 x 0.50Ka


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Resolucin de problemas con cidos dbiles:

1 Identificar las especies que pueden afectar al pH.

En la mayora de los casos se puede ignorar la autoionizacin delagua.

Ignorar [OH] porque se determinan a partir de [H+].

2 Usar ICE para expresar las contraciones en trminos de slamente unax desconocida.

3 Escribir Kaen funcin de las concentraciones en el equilibrio. Despejar

xusando el mtodo aproximado. Si la aproximacin no es vlida,resolver la ecuacin exactamente.

4 Calcular las concentraciones de todas las especies y/o pH de ladisolucin.

15.5


17/43

Cul es el pH de una disolucin 0.122 Mde un cido cuya Ka

is 5.7 x 10-4

?HA (ac) H+ (ac) + A- (ac)

Inicial (M)

Cambio (M)

Equilibrio (M)

0.122 0.00

-x +x

0.122 -x

0.00

+x

x x

Ka= x2

0.122 -x= 5.7 x 10-4

Ka x2

0.122= 5.7 x 10-4

0.122 x 0.122Ka


18/43

Ka= x2

0.122 -x= 5.7 x 10-4 x2 + 0.00057x 6.95 x 10-5 = 0

ax2 + bx+ c=0-b b2 4ac

2ax=

x= 0.0081 x= - 0.0081


Inicial (M)Cambio (M)

Equilibrio (M)

0.122 0.00-x +x

0.122 -x

0.00+x

x x

[H+] = x= 0.0081 M pH = -log[H+] = 2.09

15.5


19/43

Grado de ionizacin= Concentracin de cido ionizado en el eq.

Concentracin inicial del cido x 100%

Para un cido monoprtico HA

Grado de ionizacin=[H+]

[HA]0 x 100% [HA]0 = concentracin inicial

15.5

HA(ac)

H+ (ac)

+ A- (ac)

x +x +xx +x +x2 3 3

2*4 4 4

2*2 2 2

,,

%

-

-

5 42 6

5 22

2*2 5

27

8*


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NH3 (ac) + H2O (l) NH4+ (ac) + OH- (ac)

Bases dbiles y constante de basicidad

Kb

=[NH4+][OH

-]

[NH3]

Kbes la constante de basicidad

Kbfuerza de labase dbil

15.6

Resuelve los problemas con bases dbilescomo los de cidos dbiles, exceptoquebuscas [OH] en lugar de [H+].


21/43

15.6


22/43

15.7

Constantes de ionizacin de pares conjugados cido-Base


A- (ac) + H2O (l) OH- (ac) + HA (ac)

Ka

Kb

H2O (l) H+ (ac) + OH- (ac) Kw

KaK

b= K

w

cido dbil y su base conjugada

Ka=KwKb

Kb=KwKa


23/43

15.8


24/43

Propiedades cido-base de las salesDisoluciones neutras:

Sales que contienen un metal alcalino o alcalinotrreo(excepto Be2+) y la base conjugada de un cido fuerte (e.g.Cl-, Br-, y NO3-).

NaCl (s) Na+ (ac) + Cl- (ac)H2O

Disoluciones bsicas:

Sales derivadas de una base fuerte y un cido dbil.

NaCH3COOH (s) Na+ (ac) + CH3COO- (ac)H2O

CH3COO- (ac) + H2O (l) CH3COOH (ac) + OH- (ac)

15.10


25/43

Propiedades cido-base de sales

Disoluciones cidas:Sales derivadas de un cido fuerte y una base dbil.

NH4Cl (s) NH4+ (ac) + Cl- (ac)H2O

NH4+ (ac) NH3 (ac) + H+ (ac)

15.10


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Hidrlisis con Al3+

15.10


27/43

Propiedades cido-base de salesDisoluciones de sales en las que tanto el anin como el catin hidrolizan.

Kbpara el anin> Ka para el catin, disolucin bsica

Kbpara el anin< Kapara el catin, disolucin cida

Kbpara el aninKapara el catin, disolucin neutra

15.10


28/43

El efecto del ion comn es el desplazamiento causado en el

equilibrio mediante la adicin de un compuesto que tiene un ioncomn con la sustancia disuelta.

La presencia de un ion comn suprime laionizacin de un cido o base dbil.

Considera la mezcla de CH3COONa (electrolito fuerte) yCH3COOH (cido dbil).

CH3COONa (s) Na+ (ac) + CH3COO- (ac)

CH3COOH (ac) H+ (ac) + CH3COO- (ac)

Ion comn

16.2


29/43

Considera la mezcla de la sal NaA y el cido dbil HA.

HA (ac) H+ (ac) + A- (ac)NaA (s) Na+ (ac) + A- (ac)

Ka=[H+][A-]

[HA]

[H+] = Ka [HA][A-]

-log [H+

] = -log Ka- log

[HA]

[A-]

-log [H+] = -log Ka+ log[A-][HA]

pH = pKa+ log[A-][HA]

pKa= -log Ka

Ecuacin

Henderson-Hasselbalch

16.2

pH = pKa+ log[base conjugada]

[cido]


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Cul es el pH de una disolucin que contiene HCOOH 0.30 M

y HCOOK 0.52 M?

HCOOH (ac) H+

(ac) + HCOO-

(ac)Inicial (M)

Cambio (M)

Equilibrio (M)

0.30 0.00

-x +x

0.30 -x

0.52

+x

x 0.52 + x

Efecto ion comn

0.30 x 0.300.52 + x 0.52

pH = pKa+ log[HCOO-][HCOOH]

HCOOH pKa

= 3.77

pH = 3.77 + log[0.52][0.30]

= 4.01

16.2

Mezcla de cido dbil y base cojugada!


31/43

Una disolucin reguladoraes una disolucin de:

1. Un cido o bse dbil y

2. La sal del cido o base dbil

3. Ambos deben estar presentes!Una disolucin reguladora es capaz de impedir cambios de pHcuando se aaden pequeas cantidades de tanto cido comobase.

16.3

Aadimos cido fuerte:

H+

(ac) + CH3COO-

(ac) CH3COOH (ac)Aadimos base fuerte:OH- (ac) + CH3COOH (ac) CH3COO- (ac) + H2O (l)

Considera una mezcla equimolar de CH3COOH y CH3COONa


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Cul de los siguientes es un sistema regulador?

(a) KF/HF, (b) KBr/HBr, (c) Na2CO3/NaHCO3

(a) KF es un cido dbil y F- es su base conjugadaDisolucin reguladora

(b) HBr es un cido fuerteNo es disolucin reguladora

(c) CO32- es una base dbil y HCO3- es su cido conjugadoDisolucin reguladora

16.3


33/43

= 9.20

Calcula el pH del sistema regulador 0.30 MNH3/0.36 MNH4Cl.Cul es el despus de la adicin de 20.0 mL de NaOH 0.050Ma 80.0 mL de la disolucin reguladora?

NH4+ (ac) H+ (ac) + NH3 (ac)

pH = pKa+ log[NH3][NH4+]

pKa= 9.25 pH = 9.25 + log[0.30][0.36]

= 9.17

NH4+ (ac) + OH- (ac) H2O (l) + NH3 (ac)

Inicio (moles)

final (moles)

0.029 0.001 0.024

0.028 0.0 0.025

pH = 9.25 + log[0.25]

[0.28]

[NH4+] =0.0280.10

volumen final = 80.0 mL + 20.0 mL = 100 mL

[NH3] =0.0250.10

16.3


34/43

Manteniendo el pH de la sangre

16.3

V l i


35/43

Valoraciones

En una valoracinuna disolucin de concentracin se aadegradualmente a otra disolucin de concentracin desconocida hastaque la reaccin qumica entre ellas es completa.

Punto de equivalencia el punto en el cual la reaccin es completa.

Indicador sustancia que cambia de color en (o cerca) el

punto de equivalencia

Aadimos base a uncido desconocido

HASTA QUE

El indicadorCambia de color

(rosa) 4.7

Valoracin cido fuerte base fuerte


36/43

Valoracin cido fuerte-base fuerte

NaOH (ac) + HCl (ac) H2O (l) + NaCl (ac)

OH- (ac) + H+ (ac) H2O (l)

0.10 MNaOH aadidos a 25 mL de 0.10 MHCl

16.4

Valoracin cido dbil-base fuerte


37/43

Valoracin cido dbil-base fuerte

CH3COOH (ac) + NaOH (ac) CH3COONa (ac) + H2O (l)

CH3COOH (ac) + OH- (ac) CH3COO

- (ac) + H2O (l)

CH3COO-

(ac) + H2O (l) OH-

(ac) + CH3COOH (ac)

En el punto de equivalencia (pH > 7):

16.4

Valoracin cido fuerte-base dbil


38/43

Valoracin cido fuerte-base dbil

HCl (ac) + NH3 (ac) NH4Cl (ac)

NH4+

(ac) + H2O (l) NH3 (ac) + H+

(ac)

En el punto de equivalencia (pH < 7):

16.4

H+ (ac) + NH3 (ac) NH4Cl (ac)

Se valoran exactamente 100 mL de HNO 0 10 M con disolucin de NaOH


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Se valoran exactamente 100 mL de HNO2 0.10 Mcon disolucin de NaOH0.10 M. Cul es el pH en el punto de equivalencia?

HNO2 (ac) + OH- (ac) NO2

- (ac) + H2O (l)inicio (moles)

final (moles)

0.01 0.01

0.0 0.0 0.01

NO2- (ac) + H2O (l) OH

- (ac) + HNO2 (ac)

Inicial (M)

Cambio (M)

Equilibrio (M)

0.05 0.00

-x +x

0.05 -x

0.00

+x

x x

[NO2-] = 0.010.200 = 0.05 Mvolumen final = 200 mL

Kb=[OH-][HNO2]

[NO2-]=

x2

0.05-x= 2.2 x 10-11

0.05 x 0.05 x 1.05 x 10-6 = [OH-]

pOH = 5.98

pH = 14 pOH = 8.02

Indicadores cido-Base


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HIn (ac) H+ (ac) + In- (ac)

10[HIn][In-]

Color del cido (HIn) predomina

10

[HIn]

[In-] Color de la base conjugada (In-

) predomina

16.5

Curva de valoracin de un cido fuerte con una base fuerte


41/43

Curva de valoracin de un cido fuerte con una base fuerte

16.5

Qu indicador(es) usaras en una valoracin de HNO con


42/43

Qu indicador(es) usaras en una valoracin de HNO2 conKOH ?

cido dbil valorado con base fuerte.En el punto de equivalencia tendremos base conjugada de cido dbil.

Punto de equivalencia a pH > 7Usamos cresol red o phenolphthalein

16.5

pH y Solubilidad


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pH y Solubilidad

La presencia de un ion comn disminuye la solubilidad. Bases insolubles se disuelven en disoluciones cidas. cidos insolubles se disuelven en disoluciones bsicas.

Mg(OH)2 (s) Mg2+

(ac) + 2OH-

(ac)

Kps= [Mg2+][OH-]2 = 1.2 x 10-11Kps= (s)(2s)2 = 4s3

4s3 = 1.2 x 10-11

s= 1.4 x 10-4 M[OH-] = 2s= 2.8 x 10-4 MpOH = 3.55 pH = 10.45

A pH menor que 10.45

menor [OH-]

OH- (ac) + H+ (ac) H2O (l)

Aumenta solubilidad de Mg(OH)2A pH mayor que 10.45

mayor [OH-]

Disminuye solubilidad of Mg(OH)216.9

aadimosquitamos

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