Teoria de acido base
-
Upload
abraham-rayon -
Category
Documents
-
view
226 -
download
0
Transcript of Teoria de acido base
![Page 1: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/1.jpg)
ÁCIDO-BASEUnidad 4
1
![Page 2: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/2.jpg)
CaracterísticasÁCIDOSÁCIDOS::
Tienen sabor agrio. Son corrosivos para la
piel. Enrojecen ciertos
colorantes vegetales. Disuelven sustancias Atacan a los metales
desprendiendo H2. Pierden sus
propiedades al reaccionar con bases.
BASESBASES:: Tiene sabor amargo. Suaves al tacto pero
corrosivos con la piel. Dan color azul a ciertos
colorantes vegetales. Precipitan sustancias
disueltas por ácidos. Disuelven grasas. Pierden sus
propiedades al reaccionar con ácidos.
2
![Page 3: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/3.jpg)
Definición de Arrhenius3
Publica en 1887 su teoría de ““disociación iónica”disociación iónica”. Hay sustancias (electrolitos) que en disolución se
disocian en cationes y aniones. ÁCIDO:ÁCIDO: Sustancia que en disolución acuosa
disocia cationes H+. BASE:BASE: Sustancia que en disolución acuosa
disocia aniones OH–.
![Page 4: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/4.jpg)
Disociación4
ÁCIDOS: AH (en disolución acuosa) → A– + H+
Ejemplos: HCl (en disolución acuosa) → Cl– + H+
H2SO4 (en disolución acuosa) →SO42– + 2 H+
BASES: BOH (en disolución acuosa) → B + + OH–
Ejemplo: NaOH (en disolución acuosa) → Na+ + OH–
![Page 5: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/5.jpg)
Neutralización5
Se produce al reaccionar un ácido con una base por formación de agua:
H+ + OH– —→ H2O El anión que se disoció del ácido y el catión
que se disoció de la base quedan en disolución inalterados (sal disociada):
NaOH +HCl —→ H2O + NaCl (Na+ + Cl–)
![Page 6: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/6.jpg)
Teoría de Brönsted-Lowry.6
ÁCIDOS: “Sustancia que en disolución cede H+”.
BASES: “Sustancia que en disolución acepta H+”.
![Page 7: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/7.jpg)
Par Ácido/base conjugado7 Siempre que una sustancia se comporta
como ácido (cede H+) hay otra que se comporta como base (captura dichos H+).
Cuando un ácido pierde H+ se convierte en su “base conjugada” y cuando una base captura H+ se convierte en su “ácido conjugado”.ÁCIDO (HA) BASE CONJ. (A–)
– H+
+ H+
BASE (B) ÁC. CONJ. (HB+)+ H+
– H+
![Page 8: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/8.jpg)
Ejemplo de par Ácido/base conjugado
8
Disociación de un ácido: HCl (g) + H2O (l) → H3O+(ac) + Cl– (ac) En este caso el H2O actúa como base y el HCl
al perder el H+ se transforma en Cl– (base conjugada)
Disociación de una base: NH3 (g) + H2O (l) NH4
+ + OH–
En este caso el H2O actúa como ácido pues cede H+ al NH3 que se transforma en NH4
+ (ácido conjugado)
![Page 9: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/9.jpg)
Teoría de Lewis (� )9
ÁCIDOS:ÁCIDOS: “Sustancia que contiene al menos un átomo
capaz de aceptar un par de electrones y formar un enlace covalente coordinado”.
BASES:BASES: “Sustancia que contiene al menos un átomo
capaz de aportar un par de electrones para formar un enlace covalente coordinado”.
![Page 10: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/10.jpg)
Teoría de Lewis (Ejemplos)10
HCl (g) + H2O (l) → H3O+(ac) + Cl– (ac) En este caso el HCl es un ácido porque contiene un átomo (de H) que al disociarse y quedar como H+ va a aceptar un par de electrones del H2O formando un enlace covalente coordinado (H3O+).
NH3 (g) + H2O (l) NH4+ + OH–
En este caso el NH3 es una base porque contiene un átomo (de N) capaz de aportar un par de electrones en la formación del enlace covalente coordinado (NH4
+).
![Page 11: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/11.jpg)
Teoría de Lewis (cont.)11
De esta manera, sustancias que no tienen átomos de hidrógeno, como el AlCl3 pueden actuar como ácidos:
AlCl3 + :NH3 Cl3Al:NH3 Cl H Cl H
| | | | Cl–Al + : N–H → Cl–Al←N–H | | | | Cl H Cl H
![Page 12: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/12.jpg)
Equilibrio de ionización del agua. 12
La experiencia demuestra que el agua tiene una pequeña conductividad eléctrica lo que indica que está parcialmente disociado en iones:
2 H2O (l) H3O+(ac) + OH– (ac) [H3O+] · [OH–]
Kc = —————— [H2O]2
Como [H2O] es constante por tratarse de un líquido, llamaremos Kw = Kc · [H2O]2
conocido como “producto iónico del aguaproducto iónico del agua”
+= [ ]× [ ] -w 3K H O OH
![Page 13: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/13.jpg)
Concepto de pH.13
El valor de dicho producto iónico del agua es: KW (25ºC) = 10–14 M2
En el caso del agua pura: ———–
[H3O+] = [OH–] = √ 10–14 M2 = 10–7 M Se denomina pH a:
Y para el caso de agua pura, como [H3O+]=10–7 M:
pH = – log 10–7 = 7
3pH log [H O ]+= −
![Page 14: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/14.jpg)
Tipos de disoluciones14
Ácidas: [H3O+] > 10–7 M ⇒ pH < 7 Básicas: [H3O+] < 10–7 M ⇒ pH > 7 Neutras: [H3O+] = 10–7 M ⇒ pH = 7 En todos los casos: Kw = [H3O+] · [OH–] luego si [H3O+] aumenta (disociación de un
ácido), entonces [OH–] debe disminuir para que el producto de ambas concentraciones continúe valiendo 10–14 M2
![Page 15: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/15.jpg)
Gráfica de pH en sustancias comunes
15
ÁCIDO BÁSICO
141 2 3 4 6 8 9 10 11 12 135 7
Zumo de limón Cerveza
LecheSangre
Agua mar
Amoniaco
Agua destilada
![Page 16: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/16.jpg)
Concepto de pOH. A veces se usa este otro concepto, casi
idéntico al de pH:
Como Kw = [H3O+] · [OH–] = 10–14 M2
Aplicando logaritmos y cambiando el signo tendríamos:
pH + pOH = 14 para una temperatura de 25ºC.
pOH log [OH ]−= −
16
![Page 17: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/17.jpg)
Ejemplo: El pH de una disolución acuosa es
12,6. ¿Cual será la [OH–] y el pOH a la temperatura de 25ºC?17
pH = – log [H3O+] = 12,6, de donde se deduce que: [H3O+] = 10–pH = 10–12,6 M = 2,5 · 102,5 · 10–13–13 M M
Como Kw = [H3O+] · [OH–] = 10–14 M2
entonces: KW 10–14 M2
[OH–] = ——— = —————— = 0,04 M0,04 M [H3O+] 2,5 · 10–13 M
pOH = – log [OH–] = – log 0,04 M = 1,41,4 Comprobamos como pH + pOH = 12,6 + 1,4
= 14
![Page 18: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/18.jpg)
Ejercicio A: Una disolución de ácido sulfú-rico tiene una densidad de 1,2 g/ml y una riqueza del 20 % en peso. a)a) Calcule su concentración expresada en moles/litro y en gramos/litro. b)b) Calcule el pH de una disolución preparada diluyendo mil veces la anterior.
18
a)a) ms ms% = —— x 100 = ——— x 100 ⇒ mdn Vdn x d
ms % x d 20 x 1,2 gconc (g/L) = —— = —— = ————— = 240 g/L240 g/L Vdn 100 10–3 L x 100
ns ms conc(g/L) 240 g/L Molaridad = —— = ——— = ———— = ———— Vdn Vdn x Ms Ms 98 g/mol
Molaridad = 2,45 mol/L2,45 mol/L
b) b) pH = –log [H3O+] = –log (2 x 2,45x10–3 M) = 2,352,35
Problema de Selectividad (Marzo 97)
Problema de Selectividad (Marzo 97)
![Page 19: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/19.jpg)
Electrolitos fuertes y débiles19
Electrolitos fuertesElectrolitos fuertes: (: (→→ )) Están totalmente disociados
Ejemplos: HCl (ac) → Cl– + H+
NaOH (ac) → Na+ + OH–
Electrolitos débilesElectrolitos débiles: (: ( )) Están disociados parcialmente
Ejemplos: CH3–COOH (ac) CH3–COO– + H+
NH3 (ac)+ H2O NH4+ + OH–
![Page 20: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/20.jpg)
Electrolitos fuertes y débiles20
[A–] [H+]
[H+][A–]
[HA][HA]
Ácido fuerte
[HA]
Ácido débil
![Page 21: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/21.jpg)
Ejemplo: Justifica porqué el ión HCO3–
actúa como ácido frente al NaOH y como base frente al HCl.21
El NaOH proporciona OH– a la disolución: NaOH (ac) → Na+ + OH–
por lo que HCO3– + OH– CO3
2– + H2O es decir, el ión HCO3
– actúa como ácido.
El HCl proporciona H+ a la disolución: HCl (ac) → H+ + Cl–
por lo que HCO3– + H+ H2CO3
(CO2 + H2O) es decir, el ión HCOel ión HCO33
– – actúa como baseactúa como base.
![Page 22: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/22.jpg)
Fuerza de ácidos.22
En disoluciones acuosas diluidas ([H2O] ≈ constante) la fuerza de un ácido HA depende de la constante de equilibrio:
HA + H2O A– + H3O+ [A–] · [H3O+] [A–] · [H3O+]Kc = —————— ⇒ Kc · [H2O] = —————— [HA] · [H2O] [HA]
− +×× = =3
2
[ ] [ ][ ]
[ ]C a
A H OK H O K
HA
constante de ⇐ disociación
(K acidez)
![Page 23: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/23.jpg)
Fuerza de ácidos (cont.).23
Según el valor de Ka hablaremos de ácidos fuertes o débiles:
Si Ka > 100 ⇒ El ácido es fuertefuerte y estará disociado casi en su totalidad.
Si Ka < 1 ⇒ El ácido es débildébil y estará sólo parcialmente disociado.
Por ejemplo, el ácido acético (CH3–COOH) es un ácido débil ya que su Ka = 1,8 · 10–5 M
![Page 24: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/24.jpg)
Ácidos polipróticos24
Son aquellos que pueden ceder más de un H+. Por ejemplo el H2CO3 es diprótico.
Existen pues, tantos equilibrios como H+ disocie:
H2CO3 + H2O HCO3
– + H3O+ HCO3
– + H2O CO32– + H3O+
[HCO3– ] · [H3O+] [CO3
2– ] · [H3O+] Ka1 = ———————— Ka2 = ——————— [H2CO3] [HCO3
– ] Ka1 = 4,5 · 10–7 M Ka2 = 5,7· 10–11 M La constantes sucesivas siempre van
disminuyendo.
![Page 25: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/25.jpg)
Ejemplo: Sabiendo que las constantes de acidez del ácido fosfórico son: Ka1 = 7,5 x 10–3, Ka2 = 6,2 x 10–8 y Ka3 = 2,2 x 10–13, calcular las concentraciones de los iones H3O+, H2PO4
–, HPO4
2– y PO43– en una disolución de H3PO4
0,08 M.
25
Equilibrio 1: H3PO4 + H2O H2PO4– + H3O+
c. in.(mol/l): 0,08 0 0c. eq.(mol/l): 0,08 – x x x
⇒ x = 0,021
− +−×
= = = ×−
232 4 3
13 4
[ ] [ ]7,5 10
[ ] 0,08a
H PO H O xK M
H PO x
− += =2 4 3[ ] [ ] 0,021H PO H O M
![Page 26: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/26.jpg)
Equilibrio 2: H2PO4– + H2O HPO4
2– + H3O+ c. in.(mol/l): 0,021 0 0,021c. eq.(mol/l): 0,021 – y y 0,021 + y
⇒ y = 6,2 x 10–8 M
Equilibrio 3: HPO42– + H2O PO4
3– + H3O+
c. in.(mol/l): 6,2 x 10–8 0 0,021c. eq.(mol/l): 6,2 x 10–8– z z 0,021 + z
⇒ z = 6,5 x 10–19 M
− −= ×2 84[ ] 6,2 10HPO M
26
− +−
−
× × += = = ×−
;2
84 32
2 4
[ ] [ ] (0,021 ) 0,0216,2 10
0,021 0,021[ ]a
HPO H O y y yK M
yH PO
+−
− − −
× × += = = ×× − ×
; 133 4 32 2 8 8
4
[ ] [ ] (0,021 ) 0,0212,2 10
[ ] 6,2 10 6,2 10a
H PO H O z z zK M
HPO z
− −= ×3 194[ ] 6,5 10PO M
![Page 27: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/27.jpg)
Fuerza de bases.27
En disoluciones acuosas diluidas ([H2O] ≈ constante) la fuerza de una base BOH depende de la constante de equilibrio:
B + H2O BH+ + OH–
[BH+] x [OH–] [BH+] x [OH–] Kc = —————— ⇒ Kc x [H2O] = —————— [B] x [H2O] [B]
+ −×× = =2
[ ] [ ][ ]
[ ]C b
BH OHK H O K
B⇐ (K basicidad)
![Page 28: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/28.jpg)
Fuerza de ácidos y bases (pK)28
Al igual que el pH se denomina pK a:
pKa= – log Ka ; pKb= – log Kb
Cuanto mayor es el valor de Ka o Kb
mayor es la fuerza del ácido o de la base. Igualmente, cuanto mayor es el valor de pKa
o pKb menor es la fuerza del ácido o de la base.
![Page 29: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/29.jpg)
Ejemplo: Determinar el pH y el pOH de una disolución 0,2 M de NH3 sabiendo que Kb (25ºC) = 1,8 · 10–5 M 29
Equilibrio: NH3 + H2O NH4+
+ OH–
conc. in.(mol/l): 0,2 0 0 conc. eq.(mol/l): 0,2 – x x x [NH4
+] x [OH–] x2 Kb = ——————— = ——— = 1,8 x 10–5 M [NH3] 0,2 – x
De donde se deduce que x = [OH–] = 1,9 x 10–3 M
pOH = – log [OH–] = – log 1,9 x 10–3 = 2,722,72
pH = 14 – pOH = 14 – 2,72 = 11,2811,28
![Page 30: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/30.jpg)
Relación entre Ka y Kb conjugada
30
Equilibrio de disociación de un ácido: HA + H2O A– + H3O+ Reacción de la base conjugada con el agua: A– + H2O HA + OH– [A–] x [H3O+] [HA] x [OH–]
Ka = —————— ; Kb = —————— [HA] [A–]
[A–] x [H3O+] x [HA] x [OH–] Ka x Kb = ———————————— = KW [HA] x [A–]
![Page 31: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/31.jpg)
Relación entre Ka y Kb conjugada (cont.).
31
En la práctica, esta relación (Ka x Kb = KW) significa que:
Si un ácido es fuerte su base conjugada es débil.
Si un ácido es débil su base conjugada es fuerte.
A la constante del ácido o base conjugada en la reacción con el agua se le suele llamar constante de hidrólisis (Kh).
![Page 32: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/32.jpg)
Ejemplo: Calcular la Kb del KCN si sabemos que la Ka del HCN vale 4,9 · 10–10 M.
32
El HCN es un ácido débil (constante muy pequeña). Por tanto, su base conjugada, el CN–, será una base relativamente fuerte. Su reacción con el agua será:
CN– + H2O HCN + OH– KW 10–14 M2
Kb = —— = —————— = 2,0 x 10–5 M Ka 4,9 x 10–10 M
![Page 33: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/33.jpg)
Relación entre la constante y el grado de disociación “α”
33
En la disociación de un ácido o una base
Igualmente:
En el caso de ácidos o bases muy débiles (Ka/c o Kb/c < 10–4), α se desprecia frente a 1 con lo que: Ka = c α2 (Kb = c α2 )
De donde:
b
cK
αα
=−
2
1
− +× ×= = =−
23
1 1
[ ] [ ]
[ ] ( - )a
A H O c c cK
HA c
α α αα α
= aK
cα = bK
cα
![Page 34: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/34.jpg)
Ejemplo: Una disolución de HBO2 10-2 M tiene un de pH de 5,6. a)a) Razone si el ácido y su
base conjugada serán fuertes o débiles. b)b) Calcule la constante de disociación del ácido (Ka). c)c) Cal-cule, si es posible, la constante de basicidad del ion borato (Kb). d)d) Si 100 ml de esta disolución de HBO2 se mezclan con 100 ml de una disolución 10-2 M de hidróxido sódico, ¿qué concentración de la base conjugada se obtendrá?
34
a)a) [H3O+] = 10–pH = 10–5,6 = 2,51 x 10–6 M α =[H3O+]/c = 2,51 x 10–6 M/ 10-2 M = 2,51 2,51 x1010–4–4 lo que significa que está disociado en un
0,025 % luego se trata de un ácido débil. Su base conjugada, BO2
–, será pues, relativamente fuerte.
b)b) Ka = c x α2 = 10-2 M x(2,51 x 10–4)2 = 6,3 6,3 x 10 10–10–10
c)c) Kb = Kw/Ka = 10–14/ 6,3 x 10–10 = 1,58 1,58 x 10 10–5–5
d) d) Se neutralizan exactamente: [BO2–] = 5 x 10–3
M
Problema de Selectividad (Marzo 98)
Problema de Selectividad (Marzo 98)
![Page 35: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/35.jpg)
Ejercicio B: En un laboratorio se tienen dos matraces, uno conteniendo 15 ml de HCl cuya concentración es 0,05 M y el otro 15 ml de ácido etanoico (acético) de concentración 0,05 M a)a) Calcule el pH de cada una de ellas. b)b) ¿Qué cantidad de agua se deberá añadir a la más ácida para que el pH de las dos disoluciones sea el mismo? Dato: Ka (ácido etanoico) = 1,8 x 10-5
35
a)a) HCl es ácido fuerte luego está totalmente disociado, por lo que [H3O+] = 0,05 M
pH = –log [H3O+] = –log 0,05 = 1,301,30 CH3COOH es ácido débil por lo que:
Ka 1,8 ·10-5 M α = —— = ————— = 0,019
c 0,05 M [H3O+] = c α = 0,05 M x 0,019 = 9,5 x 10-4 M
pH = –log [H3O+] = –log 9,5 x 10-4 = 3,03,0
Problema Selectividad (Junio 98)
Problema Selectividad (Junio 98)
![Page 36: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/36.jpg)
Ejercicio B: En un laboratorio se tienen dos matraces, uno conteniendo 15 ml de HCl cuya concentración es 0,05 M y el otro 15 ml de ácido etanoico (acético) de concentración 0,05 M a)a) Calcule el pH de cada una de ellas. b)b) ¿Qué cantidad de agua se deberá añadir a la más ácida para que el pH de las dos disoluciones sea el mismo? Dato: Ka (ácido etanoico) = 1,8 x 10-5
36
b)b) n (H3O+) en HCl = V x Molaridad = 0,015 l x 0,05 M = = 7,5 x 10-4 mol.
Para que el pH sea 3,0 [H3O+] = 10-3 M que será también la [HCl] ya que está totalmente disociado.
El volumen en el que deberán estar disueltos estos moles es:
V = n/Molaridad = 7,5 x 10-4 mol/ 10-3 mol·l-1 = 0,75 litros Luego habrá que añadir (0,75 – 0,015) litros = 735 735
mlml
Problema Selectividad (Junio 98)
Problema Selectividad (Junio 98)
![Page 37: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/37.jpg)
Hidrólisis de sales37
Es la reacción de los iones de una sal con el agua.
Sólo es apreciable cuando estos iones proceden de un ácido o una base débil:
Hidrólisis ácida (de un catión): NH4
+ + H2O NH3 + H3O+
Hidrólisis básica (de un anión): CH3–COO– + H2O CH3–COOH + OH–
![Page 38: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/38.jpg)
Tipos de hidrólisis.38
Según procedan el catión y el anión de un ácido o una base fuerte o débil, las sales se clasifican en:
Sales procedentes de ácido fuerte y base fuerte. Ejemplo: NaCl
Sales procedentes de ácido débil y base fuerte. Ejemplo: NaCN
Sales procedentes de ácido fuerte y base débil. Ejemplo: NH4Cl
Sales procedentes de ácido débil y base débil. Ejemplo: NH4CN
![Page 39: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/39.jpg)
Sales procedentes de ácido fuerte y base fuerte.39
Ejemplo: NaClEjemplo: NaCl NO SE PRODUCE HIDRÓLISIS ya que tanto
el NaNa++ que es un ácido muy débil como el ClCl–– que es una base muy débil apenas reaccionan con agua. Es decir los equilibrios:
Na+ + 2 H2O NaOH + H3O+ Cl– + H2O HCl + OH– están muy desplazado hacia la izquierda.
![Page 40: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/40.jpg)
Sales procedentes de ácido débil y base fuerte.
40
Ejemplo: NaEjemplo: Na++CHCH33–COO–COO––
SE PRODUCE HIDRÓLISIS BÁSICA ya que el NaNa++ es un ácido muy débil y apenas reacciona con agua, pero el CHCH33–COO–COO–– es una base fuerte y si reacciona con ésta de forma significativa:
CH3–COO– + H2O CH3–COOH + OH– lo que provoca que el pH > 7 (dis. básica).
![Page 41: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/41.jpg)
Sales procedentes de ácido fuerte y base débil.
41
Ejemplo: NHEjemplo: NH44ClCl SE PRODUCE HIDRÓLISIS ÁCIDA ya que el
NHNH44+ es un ácido relativamente fuerte y
reacciona con agua mientras que el ClCl–– es una base débil y no lo hace de forma significativa:
NH4+ + H2O NH3
+ H3O+
lo que provoca que el pH < 7 (dis. ácida).
![Page 42: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/42.jpg)
Sales procedentes de ácido débil y base débil.
42
Ejemplo: NHEjemplo: NH44CNCN
En este caso tanto el catión NHNH44++ como el anión
CNCN–– se hidrolizan y la disolución será ácida o básica según qué ion se hidrolice en mayor grado.
Como Kb(CN–) = 2 · 10–5 M yKa(NH4
+) = 5,6 · 10–10 M , en este caso, la disolución es básica ya que Kb(CN–) es mayor que Ka(NH4
+)
![Page 43: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/43.jpg)
Ejemplo: Sabiendo que Ka (HCN) = 4,0 · 10–10 M, calcular el pH y el grado de hidrólisis de una disolución acuosa de NaCN 0,01 M. �43
La reacción de hidrólisis será: CN– + H2O HCN + OH–
[HCN] · [OH–] KWKh(CN–) = —————— = —————— = [CN–] 4,0 · 10–10 M
1 · 10–14 M2
Kh(CN–) = —————— = 2,5 · 10–5 M 4,0 · 10–10 M
![Page 44: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/44.jpg)
Ejemplo: Sabiendo que Ka (HCN) = 4,0 · 10–10 M, calcular el pH y el grado de hidrólisis de una disolución acuosa de NaCN 0,01 M. �44
CN– + H2O HCN + OH–
Conc inin. (M) 0,01 0 0 Conc equil. (M) 0,01(1–α) 0,01 α 0,01 α [HCN] x [OH–] (0,01 α)2 M2
2,5 · 10–5 M = —————— = —————— [CN–] 0,01(1–α) M
Despreciando α frente a 1, se obtiene que αα = = 0,050,05
KW 10–14 M2 [H3O+] = ——— = —————— = 2,0 x 10–11 M [OH–] 0,01 M x 0,05
pH = – log [H3O+] = – log 2,0 x 10–11 M = 10,710,7
![Page 45: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/45.jpg)
Ejercicio C: Razone utilizando los equilibrios correspondientes, si los pH de las disoluciones que se relacionan seguidamente son ácidos, básicos o neutros. a)a) Acetato potásico 0,01 M; b)b) Nitrato sódico 0,01 M; c)c) Sulfato amónico0,01 M; d)d) Hidróxido de bario 0,01 M.
45
a)a) Acetato potásico: pH básicopH básico, ya queCH3–COO– + H2O CH3–COOH + OH– por ser el ác. acetico débil, mientras que el K+ no reacciona con agua por ser el KOH base fuerte.
b)b) nitrato sódico: pH neutropH neutro, ya que ni el anión NO3
– ni el catión Na+ reaccionan con agua por
proceder el primero del HNO3 y del NaOH el segundo, ambos electrolitos fuertes.
Problema de Selectividad
(Septiembre 98)
Problema de Selectividad
(Septiembre 98)
![Page 46: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/46.jpg)
Ejercicio C: Razone utilizando los equilibrios correspondientes, si los pH de las disoluciones que se relacionan seguidamente son ácidos, básicos o neutros. a)a) Acetato potásico 0,01 M; b)b) Nitrato sódico 0,01 M; c)c) Sulfato amónico0,01 M; d)d) Hidróxido de bario 0,01 M.
46
c)c) Sulfato amónico: pH ácidopH ácido, ya queNH4
+ + H2O NH3 + H3O+
por ser el amoniaco débil, mientras que el SO4
2– no reacciona con agua por ser el H2SO4 ácido fuerte.
d)d) hidróxido de bario: pH básicopH básico pues se trata de una base fuerte (los hidróxidos de los metales alcalinos y alcalino-térreos son bases bastantes fuertes)
Problema de Selectividad
(Septiembre 98)
Problema de Selectividad
(Septiembre 98)
![Page 47: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/47.jpg)
Disoluciones amortiguadoras (tampón) �47
Son capaces de mantener el pH después de añadir pequeñas cantidades tanto de ácido como de base. Están formadas por:
Disoluciones de ácido débil + sal de dicho ácido débil con catión neutro: Ejemplo: ácido acético + acetato de sodio.
Disoluciones de base débil + sal de dicha base débil con anión neutro: Ejemplo: amoniaco y cloruro de amonio.
![Page 48: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/48.jpg)
Variación del pH al añadir pequeñas cantidades de NaOH o HCl48
© Ed. Santillana
![Page 49: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/49.jpg)
Ejemplo: Calcular el pH de una disolución tampón formada por una concentración 0,2 M de ácido acético y 0,2 M de acetato de sodio. Ka (CH3–COOH) = 1,8 · 10–5 M. �
49
El acetato está totalmente disociado: CH3–COONa → CH3–COO– + Na+
El ácido acético se encuentra en equilibrio con su base conjugada (acetato):
H2O + CH3–COOH CH3–COO– + H3O+
cin (M) 0,2 0,2 0 ceq (M) 0,2 – x 0,2 + x x
![Page 50: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/50.jpg)
Ejemplo: Calcular el pH de una disolución tampón formada por una concentración0,2 M de ácido acético y 0,2 M de acetato de sodio. Ka (CH3–COOH) = 1,8 · 10–5 M �
50
[CH3–COO– ] · [H3O+] (0,2+x) · x M2
1,8 · 10–5 M = ————————— = —————— [CH3–COOH] (0,2 – x) M
De donde se deduce que: x = [H3O+] = 1,8 · 10–5 M
pH = – log [H3O+] = 4,744,74
![Page 51: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/51.jpg)
Indicadores de pH (ácido- base) �53
Son sustancias que cambian de color al pasar de la forma ácida a la básica:
HIn + H2O In– + H3O+
fo rm a á c ida fo rm a bá s ic a El cambio de color se considera apreciable
cuando [HIn] > 10·[In–] o [HIn]< 1/10·[In–] [In–] · [H3O+] [HIn]
Ka = —————— ⇒ [ H3O+ ] = Ka · ——— [HIn] [In–]
pH = pKa + log [In–] / [HIn] = pKa ± 1
![Page 52: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/52.jpg)
Algunos indicadores de pH
IndicadorColor forma
ácidaColor forma
básicaZona de viraje (pH)
Violeta de metilo
Amarillo Violeta 0-2
Rojo Congo Azul Rojo 3-5
Rojo de metilo
Rojo Amarillo 4-6
Tornasol Rojo Azul 6-8
Fenolftaleína Incoloro Rosa 8-10
54
![Page 53: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/53.jpg)
Valoraciones ácido-base55
Valorar es medir la concentración de un determinado ácido o base a partir del análisis volumétrico de la base o ácido utilizado en la reacción de neutralización.
![Page 54: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/54.jpg)
Gráfica de valoración de vinagre con NaOH
56
Zona de viraje fenolftaleína
20 40 60 V NaOH(ml)
12 10 8642
pH
![Page 55: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/55.jpg)
Valoraciones ácido-base.57
La neutralización de un ácido/base con una base/ácido de concentración conocida se consigue cuando n(OH–) = n(H3O+).
La reacción de neutralización puede escribirse: b HaA + a B(OH)b → BaAb + a·b H2O
En realidad, la sal BaAb (aBb+ + bAa–) se encuentra disociada, por lo que la única reacción es: H3O+ + OH– → 2 H2O
n(ácido) x a = n(base) x b
![Page 56: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/56.jpg)
Valoraciones ácido-base58
Vácido x [ácido] x a = Vbase x [base] x b Todavía se usa mucho la concentración
expresada como Normalidad: Normalidad = Molaridad x n (H u OH) Vácido x Nácido = Vbase x Nbase
En el caso de sales procedentes de ácido o base débiles debe utilizarse un indicador que vire al pH de la sal resultante de la neutralización.
Simulación
![Page 57: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/57.jpg)
Ejemplo: 100 ml de una disolución de H2SO4 se neutralizan con 25 ml de una disolución 2 M de Al(OH)3 ¿Cuál será la [H2SO4]?59
3 H2SO4 + 2 Al(OH)3 → 3SO42– +2Al3+ + 6 H2O
25 ml x 2 M x 3 = 100 ml x Mácido x 2 De donde: 25 ml x 2 M x 3
Mácido = ——————— = 0,75 M 100 ml x 2
[H[H22SOSO44] = 0,75 M ] = 0,75 M Vácido x Nácido = Vbas x Nbase (Nbase= 3 x Mbase) 100 ml x Nácido = 25 ml x 6 N Nácido = 1,5 N ⇒ MMácidoácido= Nácido/2 = 0,75 M 0,75 M
Vídeo
![Page 58: Teoria de acido base](https://reader031.fdocuments.co/reader031/viewer/2022032001/55a2e6831a28ab79078b4573/html5/thumbnails/58.jpg)
Ejemplo: 100 ml de una disolución de H2SO4 se neutralizan con 25 ml de una disolución 2 M de Al(OH)3 ¿Cuál será la [H2SO4]?60
Podríamos haber calculado n(H2SO4) a partir del cálculo estequiométrico, pues conocemos
n(Al(OH)3 = V· M = 25 ml · 2 M = 50 mmoles3 H2SO4 + 2 Al(OH)3 → 3SO4
2– +2Al3+ + 6 H2O3 mol H2SO4 2 mol Al(OH)3 ————— = —————— n(H2SO4) 50 mmoles
n(H2SO4) = 75 mmol n (H2SO4) 75 mmol
[H[H22SOSO44]] = ————— = ———— = 0,75 M0,75 M V(H2SO4) 100 ml