equilibrio Ácido base unmsm

8/17/2019 Equilibrio Ácido Base UNMSM

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EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE

QF JOSE AVILA PARCOCATEDRA DE QUIMICA GENERAL E INORGANICA

FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUIMICA

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS2014


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Contenidos

1. Características de ácidos y bases2. Evolución histórica del concepto de ácido y base.

a) Teoría de Arrhenius. Limitaciones.

b) Teoría de r!nsted"Lo#ry.c) Teoría de Le#is

$. E%uilibrio de ioni&ación del a'ua. Concepto de p(.. *uer&a de ácidos y bases.

a) +cidos y bases con,u'adas.

b) -elación entre a y b.c) Cálculos de concentraciones en e%uilibrio/ p(/ constantes/ 'rado de disociación

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Contenidos

. -eacciones de hidrólisis de sales ;estudio

cualitativo).a) 7ales procedentes de ácido


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CaracterísticasÁCIDOS:

•

Tienen sabor a'rio.• 7on corrosivos para la piel.

• Enro,ecen ciertos colorantesve'etales.

• isuelven sustancias• Atacan a los metales

desprendiendo (2.

• :ierden sus propiedades al

reaccionar con bases.

BASES:•

Tiene sabor amar'o.• 7uaves al tacto pero

corrosivos con la piel.

• an color a&ul a ciertoscolorantes ve'etales.

• :recipitan sustanciasdisueltas por ácidos.

• isuelven 'rasas.

•:ierden sus propiedades alreaccionar con ácidos.

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e su teoría deBdi!"i#"i$% i$%i"#&.• (ay sustancias ;electrolitos) %ue en disolución se

disocian en cationes y aniones.• ÁCIDO: 7ustancia %ue en disolución acuosadisocia cationes (.

• BASE: 7ustancia %ue en disolución acuosadisocia aniones 6( D.

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@eutrali&ación

• 7e produce al reaccionar un ácido con una basepor


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Teoría de r!nsted"Lo#ry.

• ÁCIDOS:

• B7ustancia %ue en disolución cede (G.

• BASES:

• B7ustancia %ue en disolución acepta

(

G.

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:ar +cidobase con,u'ado

• 7iempre %ue una sustancia se comporta como ácido ;cede() hay otra %ue se comporta como base ;captura dichos().

• Cuando un ácido pierde ( se convierte en su B'#("!%)*+#d#& , "uando una base captura ( se convierte ensu B"id! "!%)*+#d!&.

9

ÁCIDO (HA) BASE CONJ. (A–)– H+

+ H+

BASE (B) ÁC. CONJ. (HB+)+ H+

– H+20123 4* 567E A89LA :A-C6


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E,emplo de par +cidobase con,u'adoDi!"i#"i$% d( *% "id!:

• (Cl ;') (26 ;l) → ($6;ac) Cl D ;ac)• En este caso el (26 actHa como base y el (Cl

al perder el ( se trans


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Teoría de Le#is

+C967• B7ustancia %ue contiene al menos un átomo capa& de

aceptar un par de electrones y


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Teoría de Le#is ;E,emplos)• (Cl ;') (26 ;l) → ($6

;ac) Cl D ;ac)

En este caso el (Cl es un ácido por%ue contiene un átomo ;de () %ueal disociarse y %uedar como ( va a aceptar un par de electrones del(26


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Teoría de Le#is ;cont.)• e esta manera/ sustancias %ue no tienen

átomos de hidró'eno/ como el AlCl$ puedenactuar como ácidos

• AlCl$ @($ Cl$Al@($

• Cl ( Cl (I I I I

ClDAl @D( → ClDAl←@D(

I I I ICl ( Cl (

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E%uilibrio de ioni&ación del a'ua.

• La eJperiencia demuestra %ue el a'ua tiene una pe%ueKaconductividad el=ctrica lo %ue indica %ue está parcialmente

disociado en iones• 2 (26 ;l) ($6

;ac) 6( D ;ac)• [($6

] / [6( D]c FFFFFF

[(26]2

• Como [(26] es constante por tratarse de un lí%uido/llamaremos # c / [(26]

2

• conocido como B!d*"! i$%i"! d(3 #+*#G

14

+

=

[ ]× [ ]

-

w 3 K H O OH

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Concepto de p(.• El valor de dicho producto iónico del a'ua

es M ;2NC) 10 D1

O2

• En el caso del a'ua pura• FFFD[($6

] [6( D] √ 10 D1 O2 10 D> O•

7e denomina p( a

• P para el caso de a'ua pura/ como[(

$6]10 D> O

• p( D lo' 10 D> >

15

3pH log [H O ]+

= −

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Tipos de disoluciones

• +cidas [($6] Q 10 D> O ⇒ p( R >• ásicas [($6

] R 10 D> O ⇒ p( Q >• @eutras [($6

] 10 D> O ⇒ p( >

• En todos los casos # [($6

] / [6( D

]• lue'o si [($6

] aumenta ;disociación de un ácido)/entonces [6( D] debe disminuir para %ue el productode ambas concentraciones continHe valiendo 10 D1

O2

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Srá


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Concepto de p6(.• A veces se usa este otro concepto/ casi

id=ntico al de p(

• Como # [($6] / [6( D] 10 D1 O2• Aplicando lo'aritmos y cambiando el

si'no tendríamos

p( p6( 1• para una temperatura de 2NC.

pOH log [OH ]−= −

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E,emplo El p( de una disolución acuosa es 12/3. Cual será la[6( D] y el p6( a la temperatura de 2NCU

• p( D lo' [($6] 12/3/ de donde se deduce %ue [($6

] 10 Dp(

10 D12/3

O 256 / 10 718

M• Como # [($6

] / [6( D] 10 D1 O2

• entonces• M 10

D1 O2[6( D] FFF FFFFFF 0504 M

[($6] 2/ / 10 D1$ O

• p6( D lo' [6( D] D lo' 0/0 O 154

• Comprobamos como p( p6( 12/3 1/ 1

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E,ercicio A Vna disolución de ácido sul


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Electrolitos 'i3(:Están disociados parcialmente• E,emplos C($ DC66( ;ac) →→→→ C($ DC66

D (

@($ ;ac) (26 →→→→ @( 6( D

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Electrolitos


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E,emplo 5usti


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*uer&a de ácidos.

• En disoluciones acuosas diluidas ;[(26] ≈constante) la


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+cidos polipróticos

• 7on a%uellos %ue pueden ceder más de un (. :or e,emplo el (2C6$ esdiprótico.

• EJisten pues/ tantos e%uilibrios como ( disocie

(2C6$ (26 → (C6$ D ($6

(C6$ D (26 → C6$

2D ($6

[(C6$ D

] / [($6

] [C6$2D

] / [($6

]a1 FFFFFFFF a2 FFFFFFF[(C6$

D ] [(C6$ D ]

• a1 / / 10 D> O a2 />/ 10

D11 O

•La constantes sucesivas siempre van disminuyendo.

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E,emplo 7abiendo %ue las constantes de acide& del ácido


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E*i3i'i! 2: (2:6 D (26 → (:62D ($6c. in.;moll) 0/021 0 0/021c. e%.;moll) 0/021 D y y 0/021 y

⇒ y 3/2 x 10 D? M

E*i3i'i! 8: (:62D (26 → :6

$D ($6

c. in.;moll) 3/2 x 10 D? 0 0/021c. e%.;moll) 3/2 x 10 D? D & & 0/021 &

⇒ & 3/ x 10 D1X M

− −

= ×2 8

4[ ] 6,2 10HPO M

28

− +

−

−

× × += = = ×

−

2

84 3

22 4

[ ] [ ] (0,021 ) 0,021

6,2 100,021 0,021[ ]a

HPO H O y y y

K M y H PO

+

−

− − −

× × +

= = = ×× − ×

133 4 32 2 8 84

[ ] [ ] (0,021 ) 0,0212,2 10[ ] 6,2 10 6,2 10

a

H PO H O z z z K M HPO z

− −= ×3 194[ ] 6,5 10PO M 20123 4* 567E A89LA :A-C6


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*uer&a de bases.

• En disoluciones acuosas diluidas ;[(26] ≈ constante) la


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*uer&a de ácidos y bases ;p)• Al i'ual %ue el p( se denomina p a

pa D lo' a [ pb D lo' b

• Cuanto mayor es el valor de a o bmayor es la


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E,emplo eterminar el p( y el p6( de una disolución 0/2 O de@($ sabiendo %ue b ;2NC) 1/? \ 10

D O

• E%uilibrio @($

(26 → @(

6( D

conc. in.;moll) 0/2 0 0

conc. e%.;moll) 0/2 D J J J

[@(

] x [6( D] J2b FFFFFFF FFF 1/? x 10 D O

[@($] 0/2 D J

• e donde se deduce %ue J [6( D] 1/X x 10 D$ O

• p6( D lo' [6( D] D lo' 1/X x 10 D$ 252

• p( 1 D p6( 1 D 2/>2 1152

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-elación entre a y b con,u'ada• E%uilibrio de disociación de un ácido

(A (26 → A D ($6

• -eacción de la base con,u'ada con el a'ua

A D (26 → (A 6( D

• [A D] x [($6] [(A] x [6( D]

a

FFFFFF [ b

FFFFFF[(A] [A D]

• [A D] x [($6] x [(A] x [6( D]

a x b FFFFFFFFFFFF M[(A] x [A D]

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-elación entre a y b con,u'ada ;cont.).

• En la práctica/ esta relación ;a x b M)si'ni


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E,emplo Calcular la b

del C@ si sabemos %ue la adel (C@ vale /X \ 10 D10 O.

• El (C@ es un ácido d=bil ;constante muy

pe%ueKa). :or tanto/ su base con,u'ada/ elC@ D/ será una base relativamente


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-elación entre la constante

y el 'rado de disociación BαG• En la disociación de un ácido o una base

• 9'ualmente

•En el caso de ácidos o bases muy d=biles ;aco bc R 10

D)/ α se desprecia


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E,emplo Vna disolución de (62 10"2 O tiene un de p( de /3.a) -a&one si el ácido y su base con,u'ada serán


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E,ercicio En un laboratorio se tienen dos matraces/ unoconteniendo 1 ml de (Cl cuya concentración es 0/0 O y el otro 1 ml deácido etanoico ;ac=tico) de concentración 0/0 Oa) Calcule el p( de cada una de ellas. b) 4u= cantidad de a'ua se deberáaKadir a la más ácida para %ue el p( de las dos disoluciones sea el mismoU

ato a ;ácido etanoico) 1/? J 10"

#9 (Cl es ácido


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E,ercicio En un laboratorio se tienen dos matraces/ uno conteniendo 1 ml de (Clcuya concentración es 0/0 O y el otro 1 ml de ácido etanoico ;ac=tico) de concentración 0/0Oa) Calcule el p( de cada una de ellas.b) 4u= cantidad de a'ua se deberá aKadir a la más ácida para %ue el p( de las dos disoluciones

sea el mismoU ato a ;ácido etanoico) 1/? J 10"

'9 n ;($6) en (Cl 8 x Oolaridad 0/01 l x 0/0 O

>/ x 10" mol.

:ara %ue el p( sea $/0 Y($6Z 10"$ O %ue será tambi=n la Y(ClZ ya

%ue está totalmente disociado.

El volumen en el %ue deberán estar disueltos estos moles es

8 nOolaridad >/ x 10" mol 10"$ mol\l"1 0/> litros

Lue'o habrá %ue aKadir ;0/> D 0/01) litros 86 ml

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9ndicadores de p(

;ácido" base)• 7on sustancias %ue cambian de color al pasar de la


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Al'unos indicadores de p(

Indicador

Color forma

ácida

Color forma

básica

Zona de

viraje (pH)Violeta de

metiloAmarillo Violeta 0-2

Rojo Congo Azul Rojo 3-5Rojo demetilo

Rojo Amarillo 4-6

Tornasol Rojo Azul 6-8

Fenolftaleína Incoloro Rosa 8-10

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8aloraciones ácido"base

• 8alorar es medir laconcentración de un

determinado ácido o base apartir del análisis volum=tricode la base o ácido utili&ado enla reacción de neutrali&ación.

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8aloraciones ácido"base.

• La neutrali&ación de un ácidobase con unabaseácido de concentración conocida se consi'uecuando n;6( D) n;($6

).

• La reacción de neutrali&ación puede escribirseb (aA a ;6()b → aAb a\b (26

• En realidad/ la sal aAb ;ab bAaD) se encuentra

disociada/ por lo %ue la Hnica reacción es

($6 6( D → 2 (26n="id!9 x a n='#(9 x b

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8aloraciones ácido"base

• 8ácido x YácidoZ x a 8base x YbaseZ x b• Todavía se usa mucho la concentración

eJpresada como @ormalidad

• @ormalidad Oolaridad x n ;( u 6()• V"id! x N"id! V'#( x N'#(• En el caso de sales procedentes de ácido o

base d=biles debe utili&arse un indicador %uevire al p( de la sal resultante de laneutrali&ación.

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e,emplo 100 ml de una disolución de (276 se neutrali&an con 2

ml de una disolución 2 O de Al;6()$ Cuál será la Y(276ZU

$ (276 2 Al;6()$ → $762D 2Al$ 3 (26

• 2 ml x 2 O x $ 100 ml x Oácido x 2• e donde

2 ml x 2 O x $

Oácido FFFFFFF 0/> O100 ml x 2• ?2SO4 056 M

• 8ácido x @ácido 8bas x @base ;@base $ x Obase)

• 100 ml x @ácido 2 ml x 3 @• @ácido 1/ @ ⇒ M"id! @ácido2 056 M

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E,emplo100 ml de una disolución de (276 se neutrali&an con 2 ml de

una disolución 2 O de Al;6()$ Cuál será la Y(276ZU

• :odríamos haber calculado n;(2

76

) a partir del cálculoeste%uiom=trico/ pues conocemos

n;Al;6()$ 8\ O 2 ml \ 2 O 0 mmoles

$ (276 2 Al;6()$ → $762D 2Al$ 3 (26

$ mol (276 2 mol Al;6()$FFFFF FFFFFFn;(276) 0 mmoles

• n;(276) > mmol

• n ;(2

76

) > mmol?2SO4 FFFFF FFFF 056 M

8;(276) 100 ml

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E,ercicio 7i 10/1 ml de vina're han necesitado 0/ ml de una base 0/2 @ para su neutrali&ación.a) Cuál será la normalidad del ácido en el vina're[b) 7uponiendo %ue su acide& se debe al ácido ac=tico ;ácido etanoico). Cuál es el porcenta,e en peso delácido ac=tico si la densidad del vina're es de 1/03 'mlU

• #9 8ácido x @ácido 8base x @base0/ ml x 0/2 @@ácido FFFFFF 1 N Oácido 1 O10/1 ml

• '9 7upon'amos %ue tenemos un litro de vina're• m;á. ac=tico) Oolaridad x O x 8

1 molL x 30 'mol x 1 L 30 '• msoluto 30 'W FFFF x 100 FFF x 100 65 H

mdisolución 1030 '

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equilibrio Ácido base unmsm

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