Determine el pH y el C pH de la solución resultante de disolver 20 ml de ácido cítrico en 1000 ml de agua pura a 25°C. Considere el equilibrio químico múltiple que se tiene con las tres disociaciones del ácido en medio acuoso. Como es de esperarse, es totalmente inadecuado considerar ideal una solución de electrolitos, así se encuentren diluidos. Describa la desviación de la idealidad del sistema con el método de Debye – Hückle extendido.

C6H 8O7+H 2O≤¿=¿ (C6H 7O7 )−¿+H3O+¿¿ ¿

(C6H 7O7 )¿+H 3O+¿ ¿¿

(C6H 6O7 )−2+H 2O≤¿=¿ (C6H 5O7 )−3+H 3O+¿¿

2H2O≤¿=¿ (OH )−¿+H3O+¿¿ ¿

Balance de electroneutralidad:

¿

Balance de masa:

Vol acido∗ρ acido(PM )acido∗(Vol acido+Vol agua)

=[ (C6H 5O7 )−3 ]+[ (C6H 6O 7 )−2 ]+¿

Ley Equilibrio:

¿

¿¿

[ (C6H 6O7 )−2 ]¿¿

[ (C6H5O7 )−3 ]¿¿

Remplazando:

Vol acido∗ρ acido(PM )acido∗(Vol acido+Vol agua)

=[ (C6H 5O7 )−3 ]¿

Kw¿¿

Calculo:

Vol acido∗ρ acido(PM )acido∗(Vol acido+Vol agua)

= 0.20 L∗1665 g/L

192.13gmol

∗1.2 L=1.44mol /L

Sea¿

1×10−14

x+1.43×1011 x+(2∗2.48×106 )x+3 (1.44 ) [1+2.48×106 x+1.43×1011 x2+1.93×1014 x3 ]−1=x

0=4.01×1025 x5−2.08×1022 x4−5.15×1017 x3−2.07×1011 x2−4.32 x−1×10−14

¿

pH c=−log (0.000542399)=3.26

log γ=0.5Z AZ B√μ

μ=9C+3C2

=6C

log γ ¿¿

pH=−log (0.000542399∗0.936 )=3.294

Concentraciones de las especies:

¿

Vol acido∗ρacido(PM )acido∗(Volacido+Vol agua)

¿¿

[ (C6H5O7 )−3 ]¿¿

[ (C6H 6O7 )−2 ]¿¿

¿¿

6. En una fábrica de agua embotellada, uno de los principales productos es el agua con gas.

Para efectos del balance de materia de la planta de carbonatación, se le pide determinar la solubilidad del CO2 en agua como mol de CO2 presentes en un litro de agua a una presión de 5 bar y 25°C. Nuevamente, es totalmente inadecuado considerar ideal una solución de electrolitos, así se encuentren diluidos. Describa la desviación del sistema con el método de Debye – Hückle extendido.

CO2+H 2O≤¿=¿ (H 2C O3)

(H 2CO3 )+H 2O≤¿=¿ (HCO3 )−¿+H 3O+¿¿ ¿

(HCO3 )¿+H 3O+¿¿¿

2H2O≤¿=¿ (OH )−¿+H3O+¿¿ ¿

Balance de electroneutralidad:

¿

Balance de masa:

Vol acido∗ρ acido(PM )acido∗(Vol acido+Vol agua)

=[ (CO3 )−2 ]+¿

Ley Equilibrio:

¿

¿¿

[ (C O3 )−2 ]¿¿

Remplazando:

Vol acido∗ρacido(PM )acido∗(Vol acido+Vol agua)

=[ (CO3 )−2 ]¿

Kw¿¿

Calculo:

Vol acido∗ρacido(PM )acido∗(Vol acido+Vol agua)

=3.2×10−2∗( 51.01325

)=0.158mol /L

Sea¿

1×10−14

x+2.14×1010 x+2 (0.158 ) [1+2.14×1010 x+4.80×1016 x2 ]−1=x

0=7.58×1015 x3−1×1014 x2−0.316 x−4.16×10−11

¿

Concentraciones de las especies:

¿

Vol acido∗ρacido(PM )acido∗(Volacido+Vol agua)

¿¿

¿

Vol acido∗ρ acido(PM )acido∗(Vol acido+Vol agua )

−[ (CO3 )−2 ]+¿