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8/7/2019 equilibrio ionico unjbg

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UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN

CICLO DE REFORZAMIENTO Y ADELANTO VERANO 2011UNIDAD V: EQUILIBRIO QUIMICO

EQUILIBRIO INICO

Los cidos, las bases y las sales pertenecen a un grupo de sustancias llamadas electrolitos, que secaracterizan porque al disolverse en agua se disocian en iones lo que permite que sean conductores de la

electricidad.En 1884, Svante Arrhenius un qumico sueco, fue el primero que propuso, dentro de una teora que lleva

su nombre, que los cidos eran sustancias que al ionizarse producan iones de hidrgeno (H+). As, el HCl

al ionizarse da lugar a los iones de hidrgeno y a los iones de cloruro.

Por otra parte segn la misma teora, las bases son sustancias que en solucin acuosa producen iones

hidrxido (OH-).

La reaccin entre un cido y una base, es una neutralizacin. Esta reaccin se

simplifica indicando slo la reaccin inica, donde se combinan los iones H+

del cido con los OH-

de la

base para formar molculas de agua.

Electrolitos fuertes

Son aquellos electrolitos que cuando se disuelven en el agua, se ionizan totalmente: ejemplo de estoselectrolitos fuertes son los cidos y bases inorgnicos, as como todas las sales: HCl, H2SO4, HNO3, NaOH,

KOH, NaCl, K2SO4, etc.

Electrolitos dbilesSon los que se ionizan en baja proporcin en solucin diluida, como por ejemplo todos los cidos o bases

orgnicas: Acido actico, acido frmico, anilina, hidracina, etc.

Teora Protnica de Bronsted Lowry

La teora de Arrhenius presentaba algunas fallas, debido al hecho de no considerar el papel del solventeen la ionizacin. De all que unos aos ms tarde en 1923 surgiera la teora protnica de J. N. Bronsted y

T. M. Lowry, quienes propusieron como fundamento de su teora las siguientes definiciones:

y cido es una sustancia capaz de ceder un protn.y Base es una sustancia capaz de aceptar un protn.

As la ionizacin del HCl gaseoso en agua tiene ahora otra interpretacin: el HCl transfiere un protn al

agua dando origen al ion hidronio (H3O+) y al mismo tiempo el ion cloruro. Segn las definiciones de

Bronsted y Lowry, el HCl es un cido porque cedi un protn y el agua es una base porque acept un

protn.

Esta reaccin en cierta medida es reversible, as el hidronio cede un protn al in cloruro para generar las

sustancias inciales. En ambos miembros de la ecuacin existen un par de sustancias con las

caractersticas de cidos y bases, esto recibe el nombre de par conjugado. Mientras ms fuerte sea el

cido, ms dbil ser su base conjugada y viceversa.


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La teora de Bronsted y Lowry se aplica tambin a las reacciones en medios diferentes al acuoso. En la

reaccin representada a la izquierda el cloruro de hidrgeno gaseoso (cido) transfiere un protn al

amoniaco (base) tambin en estado gaseoso.

PRODUCTO INICO DEL AGUALa ionizacin del agua qumicamente pura se describe como sigue:

Se produce un in hidronio y un in hidroxilo. Producindose un fenmeno conocido como

autoprotlisis. La constante de equilibrio para esta ecuacin qumica es la siguiente:

Pero como la concentracin del agua es constante, al multiplicar este valor constante por la constante de

equilibrio (Ke), se obtiene otra constante (Kw), que recibe el nombre deConstante de ionizacin del agua.

La expresin matemtica de la Constante de ionizacin o producto inico del agua es la siguiente:

Los experimentos han demostrado que a 25 C las concentraciones de H3O+

y OH-

son iguales y quetienen un valor de 10

-7, por tanto:

El agua es una sustancia neutra gracias a que las concentraciones de iones hidronio e hidroxilo son

iguales. Si se produce una variacin de alguna de las concentraciones, se observa un desplazamiento del

equilibrio como lo expresa el principio de Le Chatelier, para luego llegar al estado de equilibrio inico Kw.

En solucin acuosa se pueden presentar los siguientes casos:

o Solucin neutra: si [H+] = [OH-]=10-7o Solucin cida : si [H+]10-7o Solucin bsica: si [H+]>10-7 o [OH-]


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Como los valores de hidronio e hidroxilo estn relacionados paramantener el valor constante de Kw en

10-14

, los valores de pH y pOH tambin se relacionan, de modo que la suma de ambos sea igual a 14.

pH + pOH = 14

EQUILIBRIO DE CIDOS Y BASES DBILES

En las disoluciones de electrolitos fuertes, no existe el equilibrio, ya que la ionizacin es total. Pero para

los cidos y las bases dbiles, existe equilibrio en solucin acuosa. Por lo tanto existe una constante de

equilibrio que recibe el nombre de constante de acidez (Ka) y una constante de basicidad (Kb). Estas

constantes han sido calculadas para cada tipo de sustancia, por lo que existen tablas de constantes de

cidos y bases dbiles.

Ejemplos:

Acido dbil, Acido Actico:

Basedbil, Hidrxido de amonio: NH4OH NH4+ + OH-

CONCENTRACION DE LOS IONES [H+] Y [OH-] PARA UN ACIDO O BASE DBIL (1a IONIZACION)

Tericamente se ha demostrado que:

y Para los cidos dbiles: y Para las bases dbiles:

Por tanto su pH y pOH son:


GRADO DE DISOCIACION () DE UN ACIDO O BASE DBIL

, en trminos de porcentaje El grado de disociacin en trminos de la constante de acides o basicidad


PROBLEMAS PROPUESTOS.

Equilibrio Gaseoso1. Si en un volumen de 208 ml se colocan 18 g de PCl5, luego se calienta el sistema a 487oC y se

determina que la constante de equilibrio (Kc) del sistema gaseoso formado es de 33.3. a) Determine la

concentracin en equilibrio de las especies presentes. b) Encuentre el valor de la Kp. La reaccin del

proceso es PCl5= PCl3+ Cl2

R. PCl5=0.00506, PCl3=0.4103, Cl2=0.4103


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Equilib 3 io 4 ni 5 o1 6 Calc 7 lar la c 8 9 ce 9 @ rac A B 9 C el pH yel porce 9 @ aje de ionizacin de los iones hidrogeno quee D is @ en libres

en una solucin de0 E 3 F de acido ac @ ico cuya cons @ ante deequilibrio es1 E 82X10 -5 E R. 2.9X10-3C 2.5 C

0.97.

2. Calcular la concentracin H+ quee D isteen una solucin de acido cianhdrico (HCN) 0.5 F . Ka=7X10 -10.R 1.87X10-5.

3. Si aplicamosel e G ecto del ion comn en el problema 2 C agregando a la solucin de1 H de HCN 6.5g deKCN. Cual es ahora la concentracin de iones hidrogeno en el equilibrio, y cuanto se ha ionizado?.

(desprecieel incremento devolumen) R. 3.5X10 -9, 7X10-7

4. Se preparo una solucin 0.3N de acido Actico y se midi en ella una concentracin de Hidrogenionesigual a 2.33X10 -3. calcular la Ka? R. 1.5X10-5

5. Calcule I Ka, pH, pOH, [H+], [OH-], de una solucin de acido frmico sabiendo que en una solucin 0.4Nse ha disociado el 2.2%. R. Ka =1.98X10 -4

6. Se tiene una solucin 0.01N de hidrxido de amonio NH 4OH. Calculeel valor del pH, pOH, [H+], [OH-],x, % para cada especie presenteen la solucin en equilibrio . Kb=10-5

7. Calcule I Ka, pH, pOH, [H+], [OH-], de una solucin de acido sulfrico sabiendo que se han disuelto 10gde acido sulfrico para formar 90ml desolucin.

Equilib P ioQ R

tR P

ogS

nR

o1. Calcular los productos desolubilidad en moles por litro para lassiguientesespecies T

a) BaSO4, S=1.05X10-5

U b) Mg(OH)2, S=1.21X10-4M c) La(IO3)3, S=7.80X10

-4Md)Pb3(PO4)2 S=1.49X10

-92. El producto desolubilidad del SrF 2 a 25oC es2.9X10 -9. Calcule la solubilidad de lasespecies presentes

en trminos de Molaridad y mg/cm3.

3. Se agrega 100 mg de Mg(OH)2 a 500 ml de agua. Qu% deel hidrxido se han disuelto?.Kps=1.9X10-13. Desprecieel incremento devolumen al formar la solucin.

4. Cul ser la solubilidad del AgCl si aadimos nitrato de plata hasta una concentracin final 0.002M?Kps del AgCl es1.7X10-10 R. 8.5X10-8M

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