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Miss Daniela Herrera

FUERZA RELATIVA DE ÁCIDOS y BASES

Este concepto hace referencia a la capacidad de estas sustancias para disociarse, en disolución acuosa (mayor o menor capacidad para ceder

su protón.Acido fuerte Base fuerteAcido Débil Base Débil

Constantes

Acidez

Basicidad

Acido fuerte

Acido débil

Base fuerte

Base débil

Se disocian completamente

Se disocian Parcialmente

FUERZA RELATIVA DE ÁCIDO y BASES

ÁCIDO y BASES FUERTES

Los ácidos y bases fuertes se disocian completamente en disolución:

Acido Fuerte: Estará completamente ionizado en solución acuosa. Algunos ejemplos son HCl,

HBr, HNO3

Base fuerte: Esta completamente ionizado en solución acuosa: Ejemplos: LiOH, NaOH, KOH

En los ácidos y bases fuertes

el equilibrio esta

desplazado solo en una dirección

ÁCIDO y BASES FUERTES MÁS COMUNES

ÁCIDO y BASES DEBILES

• En el caso de las bases y ácidos débiles, estos se disocian solo de forma parcial, teniendo en solución los iones y en parte reactantes. En la naturaleza la gran mayoría de ácidos y bases son débiles, pues se disocian en menos de 10%.

Según el valor de Ka hablaremos de ácidos

fuertes o débiles:

Si Ka > 100 El ácido es fuerte y estará

disociado casi en su totalidad.

Si Ka < 1 El ácido es débil 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

ÁCIDOS DEBILES

Solo se ionizan parcialmente en solución acuosos, por lo cual tienden a establecer

equilibrios, entre el acido no disociado, los iones H+ y la base conjugada resultante. El grado de disociación viene dado por la cte de equilibrio denominada Constante de Acidez

(Ka). Así por ejemplo:

HCN (AC) + H2O(L) CN-(AC) +H30+

(Ac)

Kc=[CN-][H+]

[HCN][H2O]

El equilibrio se encuentra en

ambas direcciones y a mayor valor de

la cte. de equilibrio (se

desplaza hacia la formación de

iones)

ÁCIDOS DEBILES

Acido Débil: Como la concentración del agua es baja

no se considera.

HCN (AC) + H2O(L) CN-(AC) +H30+

(Ac)

Ka=[CN-][H+]

[HCN]

Así para calcular la concentración de protones (pH), debemos utilizar la Ka.

¿Como calculo el pH de un acido débil?

CALCULO DE pH DE ÁCIDOS DEBILES

Ejercicio: Calcule el pH de una disolución 0,015 M de ácido acético (CH3COOH) A 25ºC, considerando que el Ka para este

acido es 1,8 x10-5. La reacción química y la expresión del equilibrio para la disolución es:

CH3COOH(l) + H2O(L) H30+(Ac) +CH3COO-

Ka=[CH3COO-][H+]

[CH3COOH]

CH3COOH H3O+ CH3COO-

Concentración inicial 0,015 M - -

Concentración final 0,015 -X X X

1,8 x10 -5=[X][x][0,015-x]

CALCULO DE pH DE ÁCIDOS DEBILES

Si se reemplazan las concentraciones y el valor de ka en la expresión, queda:

CH3COOH(l) + H2O(L) H30+(Ac) +CH3COO-

1,8 x10 -5=[X][x]

[0,015-x]

X2 + 1,8 x10 -5 x - 2,7 x10-7= 0

CH3COOH H3O+ CH3COO-

Concentración inicial 0,015 M - -

Concentración final 0,015 -X X X

Se obtiene una ecuación de segundo grado:

CALCULO DE pH DE ÁCIDOS DEBILES

Al resolver la ecuación de segundo grado:

X2 + 1,8 x10 -5 x - 2,7 x10-7= 0

Se obtienen dos resultados de X de los cuales el valido será:

X= 5,10 x10-4 Equivalente a la concentración de H3O+

Por lo tanto al calcular el valor de pH, se obtiene:

pH= -log 5,10 x10-4

pH= 3,29

Las concentracio

nes SIEMPRE

SON POSITIVAS

ACIDO FORMULA Ka

Acético CH3COOH 1,8x 10-5

Benzoico C6H5COOH 6,3 x 10-5

Cloroso HClO2 1,1 x 10-2

Cianhídrico HCN 4,9 x 10-10

Ciánico HCNO 1,2 x 10-4

Fenol C6H5OH 1,2 x 10-10

Fluorhídrico HF 6,7 x 10-4

Fórmico HCOOH 1,8 x 10-4

Hipobromoso HBrO 2,1 x 10-9

Hipocloroso HClO 3,2 x 10-8

Hidrazoico HN3 1,9 x 10-5

Nitroso HNO2 4,5 x 10-4

Láctico HC3H5O3 1,3 x 10-4

Pirúvico HC3H3O3 1,4 x 10-4

Constantes de ionización y potenciales de la constante de acidez para ciertos ácidos monopróticos a 25°C

CONSTANTES Ka DE ACIDOS DEBILES

BASES DEBILES

El grado de disociación de las bases débiles esta dado por la constante de equilibrio o constante de basicidad

(Kb). Así por ejemplo:

NH3 (AC) + H2O(l) NH4+

(AC) +0H-(Ac)

Kc=[NH4+][OH-]

[NH3][H2O]

Como la concentración del agua es prácticamente cte se desprecia del equilibrio químico.

El equilibrio se encuentra

en ambas direcciones

BASES DEBILES

Base Débil: NH3 (AC) + H2O(l) NH4

+(AC) +0H-

(Ac)

Kb=[NH4+][OH-]

[NH3]

Así para calcular la concentración de protones (p0H), debemos utilizar la Kb.

¿Como calculo el pOH de una base débil?

CALCULO DE pOH DE BASES DEBILES

Ejercicio: Calcule el pH de una disolución de NH3 0,025 M a 25ºC, que posee una kb de 1,8 x10-5: se debe calcular

primero la concentración de OH-. Esto se logra determinando las concentraciones de NH3, NH4+ y OH-, en el equilibrio.

NH3 (AC) + H2O(l) NH4+

(AC) +0H-(Ac)

Kb=[NH4+][OH-]

[NH3]

NH3 NH4+ OH-

Concentración inicial 0,025 M - -

Concentración final 0,015 -X X X

1,8 x10 -5=[X][x][0,025-x]

CALCULO DE pOH DE BASES DEBILES

Si se reemplazan las concentraciones y el valor de kb en la expresión, queda:

NH3 (AC) + H2O(l) NH4+

(AC) +0H-(Ac)

1,8 x10 -5=[X][x]

[0,025-x]

X2 + 1,8 x10 -5 x – 4,5 x10-7= 0

CH3COOH H3O+ CH3COO-

Concentración inicial 0,025 M - -

Concentración final 0,025 -X X X

Se obtiene una ecuación de segundo grado:

CALCULO DE pOH DE BASES DEBILES

Al resolver la ecuación de segundo grado:

X2 + 1,8 x10 -5 x – 4,5 x10-7= 0

Se obtienen dos resultados de X de los cuales el valido será:

X= 6,61 x10-4 Equivalente a la concentración de OH-

Por lo tanto al calcular el valor de pOH, se obtiene:

pOH= -log 5,10 x10-4

pH + 3,17= 14

pOH= 3,17

pH= 10,83

CONSTANTES Kb DE BASES DEBILES

BASE FORMULA Kb

Amoniaco NH3 1,8x 10-5

Anilina C6H5NH2 4,2 x 10-10

Dimetilamina (CH3)2NH 5,1 x 10-4

Etilamina C2H5NH2 4,7 x 10-4

Etilendiamina NH2CH2CH2NH2 5,2 x 10-4

Hidracina N2H4 1,7 x 10-6

Hidroxilamina NH2OH 1,1 x 10-8

Metilamina CH3NH2 4,4 x 10-4

Piridina C5H5N 1,4 x 10-9

Trimetilamina (CH3)3N 6,5 x 10-5

Úrea NH2CONH2 1,5 x 10-14

Constantes de ionización o constante de basicidad para ciertas bases débiles a 25°C

EJERCICIOS DE CALCULO DE pH DE ACIDOS Y BASES DEBILES

1. Calcule el pH de una disolución de 0,01 M de hidróxido de amonio (NH4OH) a 25ºC, que posee una kb de 1,8

x10-5. la reacción es la siguiente:

NH4OH (AC) + H2O(l) NH4+

(AC) +0H-(Ac)

2. Calcule el pH de una disolución de 0,055 M de acido fluorhídrico a 25ºC, que posee una ka de 6,7 x10-4.

la reacción es la siguiente:

HF (l) + H2O(l) F-

(AC) +H3O+(Ac)

EJERCICIOS DE CALCULO DE pH DE ACIDOS Y BASES DEBILES

3. El acido fórmico (HCOOH), Es un ácido relativamente débil: Ka=4,8 x10-4. Calcula el pH de una disolución 0,010 mol/L (M)

de este ácido.

HCOOH(AC) + H2O(l) HCOO-(AC) +H3O+

(Ac)

4. Calcula [OH-] y pH de una disolución de etilamina, CH3CH2NH2, 0,01 mol/L. cuya Kb=6,4 x10-4

CH3CH2NH2 (l) + H2O(l) CH3CH2NH3+(AC)+ OH-

(Ac)

Relación entre Ka y Kb conjugada

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– x H3O+ HA x OH–

Ka = —————— ; Kb = ——————HA A–

A– x H3O+ x HA x OH–

Ka x Kb = ————————————---------= KWHA x A–

Ejemplo: Calcular la Kb del KCN si sabemos que la Ka del

HCN vale 4,9 · 10–10 M.

El HCN es un ácido débil (constante muy pequeña). Portanto, su base conjugada, el CN–, será una baserelativamente fuerte. Su reacción con el agua será:

CN– + H2O → HCN + OH–

KW 10–14 M2

Kb = —— = —————— = 2,0 x 10–5 MKa 4,9 x 10–10 M