Fuerza de Acidos y Bases

Sistemas cido-Base

Integrantes:

Ftima Esmeralda Alducin Bayln

Emmanuel Gutirrez Ramrez

Ana Mara Hernndez Hdez.

Tania Guadalupe Medel Roldan

Imperio Moreno Salazar

Jos Antonio Orihuela

Eder Jess Rojas Morales

Definiciones de cidos y Bases

Teora de Arrhenius

En 1887 publico su teora de Disociacin inica

Sustancias que se disocian en cationes y aniones

Acido: Sustancia que en disolucin acuosa disocia cationes H+

AH (ac) A + H+

Ejemplos

HCl (ac) Cl + H +

H2SO4 (ac) SO4 2- + 2 H +

Base Sustancia que en disolucin acuosa disocia aniones OH-

BOH (ac) OH + B+

Ejemplos:

NaOH (ac) Na+ + OH

Neutralizacin: Se produce al reaccionar un cido con una base por formacin de agua

H+ + OH H2O

Adems se forma una sal disociada

Ejemplo:

NaOH + HCl H2O + NaCl (Na+ + Cl )

Teora de Brnsted-Lowry

cido: Sustancia que en disolucin cede H+

Base: Sustancia que en disolucin acepta H+

cido/base conjugado

Cuando un cido pierde H+ se convierte en su base conjugada y cuando una base captura H+ se convierte en su cido conjugado.

Ejemplos

Disociacin de un cido

HCl (g) + H2O (l) H3O+ (ac) + Cl (ac)

Disociacin de una base

NH3 (g) + H2O (l) NH4 + + OH

Teora de Lewis

cido: Contiene al menos un tomo capaz de aceptar un par de electrones

Base: Contiene al menos un tomo capaz de aportar un par de electrones

Ejemplos

HCl (g) + H2O (l) H3O+ (ac) + Cl (ac)

NH3 (g) + H2O (l) NH4 + (ac) + OH (ac)

Entonces hay sustancias que pueden actuar como cidos sin tener tomos de hidrogeno

Ionizacin de agua

La ionizacin es el fenmeno qumico o fsico mediante el cual se producen iones, estos son tomos o molculas cargadas elctricamente debido al exceso o falta de electrones respecto a un tomo o molcula.

En ciertas reacciones qumicas la ionizacin ocurre por transferencia de electrones

Que es Ionizacin ?

Elaguapura es un electrolito dbil que se disocia en muy baja proporcin en sus iones hidronio o hidrgeno H3O+ (tambin escrito como H+) ehidrxidoo hidroxilo OH.

El agua no es un lquido qumicamente puro, ya que se trata de una solucin inica que siempre contiene algunos iones H3O+ y OH. El producto [H+][OH-]= 1014 se denomina producto inico del agua.

Ese valor constituye la base para establecer la escala de pH, que mide la acidez o alcalinidad de una disolucin acuosa; es decir, su concentracin de iones [H+] o [OH], respectivamente

Es la energa mnima necesaria para sacar un electro de un tomo cuando este se encuentra en estado gaseoso y elctricamente neutro. La energa de ionizacin disminuye de arriba hacia abajo y de derecha a izquierda. En general, los tomos de menor potencial de ionizacin son de carcter metlico (pierden electrones) en tanto que los de mayor energa de ionizacin son de carcter no metlico (ganan electrones).

Potencial de ionizacin

Escala de pH y pOH

Introdujo el concepto depH en 1909.

Estudi el efecto de la concentracin

de los iones sobre las protenas, se dio cuenta de que la concentracin de iones de hidrgeno era importante, por tanto, introdujo la escala de pH.

Segn l, la escala de pH era una manera sencilla de expresarlo.

SOREN PETER LAURITZ SORENSEN

EL POTENCIAL DE HIDROGENO (pH)

Qu es el pH?

Mide el grado de acidez o alcalinidad de una sustancia.

Funcin

indica la concentracin de ioneshidronio

pH=log10[H+]

ESCALA DE PH

pOH

Se define como el logaritmo negativo de la concentracin de aniones hidroxilo OH- en una solucin acuosa:

En soluciones acuosas, los iones OH- provienen de la disociacin del agua:

o tambin

pOH = log 10[OH ]

H2O H+ + OH-

2H2O H3O+ + OH-

La escala de pH comienza en 0 y termina en 14; la escala de pOH es inversa, cuando pH =0, pOH =14

cuando pH=14, pOH=0, y cuando pH = 7, pOH =7.

Escala de pOH

El pH mide las concentraciones de losiones hidronio, mientras que el pOH mide las concentraciones de losaniones hidroxilooioneshidrxido.

Considerando que el agua pura (disolucin neutra) tiene un pH = pOH = 7 se cumple:

En qu se diferencian el pH y el pOH?

Las formulas que se requieren para el calculo del pH y el pOH son las siguientes:

Esta formula nos sirve para obtener el pH o el pOH, en el caso que nos den cualquiera de los dos, por ejemplo:

Una muestra de agua tiene un pOH de 10, obtener el pH que le corresponde:

pH + pOH = 14

pH = 14 - pOH

pH = 14 - 11

pH = 3

Esto nos indica que el agua es muy cida, porque si el pH es de 0 a 3, se trata de un cido fuerte.

pH + pOH = 14

En el caso que te den iones hidronio [H3O] o iones hoxidrilo [OH] y se quiera obtener el pOH o el pH, se ocuparan las siguientes formulas:

pOH = -log [OH]

pH = -log [H3O]

[OH] [H3O] = 1X10^-14

Ejemplo:

En un experimento con una bebida energetizante, se obtuvo que presenta una concentracin de iones hoxidrilos [OH] de 2X10^-6, obtener su pH correspondiente:

pH = - log [H3O]

[OH] [H3O] = 1X10^-14

[H3O] = 1X10^-14 / [OH]

[H3O] = 1X10^-14 / 2X10^-6

[H3O] = 5X10^-9

pH = - log [H3O]

pH = -log [5X10^-9]

pH = 8.3

Fuerza de cidos y Bases

De acuerdo a la teora de Brnsted-Lowry, la fuerza relativa de cidos y de las bases depende de su mayor o menor tendencia a ceder o aceptar iones

Segn Arrhenius dependera de la mayor o menor tendencia a ceder iones , respectivamente, disolucin acuosa.

Tericamente se consideran cidos y bases fuertes aquellos que estn totalmente disociados en disoluciones diluidas.

Ejemplos:

cidos FuertesBases FuertesAcido Perclrico (Hidrxido de Sodio (NaOH)Acido Clorhdrico (HCl)Hidrxido de Potasio (KOH)Acido Ntrico ()Hidrxido de Calcio (Ca)Acido Sulfrico (Hidrxidos

En funcin al grado de disociacin

Grado de disociacin

Como la fraccin de molculas disociadas inicialmente del acido o la base que pueden ser expresadas en tanto por uno o en tanto por cien.

Donde x es la concentracin disociada y Co concentracin inicial de la sustancia.

Fuerza mediante Constante

De manera cuantitativa la fuerza de un cido o una base se puede expresar mediante el valor de la constante del equilibrio de la reaccin de reaccin de cido o base con agua.

Ejemplo para un cido formado por

HA + H2O A- (aq) + H3O+ (aq)

Donde en una disolucin acuosa

Llamada constante de disociacin y mide la fuerza de un cido respecto al agua y mas dbil su base conjugada.

De forma anloga se tiene que para una base.

Cuanto ms pequeo sea el grado de disociacin, ms dbil ser el cido o la base, teniendo en cuenta que =100% o =1 en los cidos y bases fuertes.

Relacin Acido-base conjugada

Ejemplo 1

En una disolucin 0,050M de un cido HA monoprtico se determina que la concentracin de H3O+ en la disolucin es 4x105M. Calcula el valor de la constante de ionizacin del cido.

Ejemplo 2

Calcula el grado de disociacin y la concentracin de las especies presentes en el equilibrio en una disolucin de cido actico, CH3COOH, 0,25M. La constante de disociacin del cido es Ka = 1,8105 HAc +

Ejemplo 3

Calcula el grado de disociacin y la concentracin de las especies presentes en el equilibrio en una disolucin de amonaco, NH3, 0,40M. La constante de disociacin del amonaco es Kb = 1,79105

Ionizacin cidos y Bases Dbiles, su Equilibrio Qumico y pH

Un cido puede ceder su protn a una molcula de agua, ionizndose. La ionizacin de una base se puede producir por captacin de un protn de una molcula de agua.

Los cidos y bases se pueden clasificar en dbiles y fuertes

cidos y Bases Dbiles:

Se encuentran parcialmente disociados y por tanto, sus disoluciones presentan conductividades elctricas bajas

Los equilibrios qumicos de un cido o una base quedan caracterizadas mediante un constante de acidez o basicidad (Ka y Kb).

pKa y pKb

pKa es igual al pH de un acido y se calcula,

. Cuanto mayor es la fuerza de un cido menor es su pKa; y sus valores son positivos.

De la misma manera puede definirse el pKb de una base, Escribimos.

Ejemplo

Una mezcla de 0.050 M de HF y la contante de Ka para la reaccin es igual a .Calcule las concentraciones de HF, , en el equilibrio.

El mtodo para resolver concentraciones de equilibrio para calcular Ka y Kb es:

Exprese las concentraciones de equilibrio de todas las especies en trminos de las concentraciones iniciales y una sola variable x (cambio de concentracin)

Inicial(M):.0500.000.00

Cambio(M):-x+x+x

Equilibrio(M):0.050-xxx

2. Escriba la expresin de la constante de equilibrio en trminos de las concentraciones de equilibrio. Si se conoce el valor de Ka o Kb, despeje y obtenga x.

Ka

Esta expresin es una ecuacin de segundo grado y utilizamos la frmula de las ecuaciones cuadrticas, escribimos.

O

3. Una vez conocida x, calcule las concentraciones de equilibrio de todas las especies .

pKa=2.25

La ionizacin de una base dbil se analiza de la misma manera que un cido dbil.

Ejemplo

Cuando el amoniaco con 0.40M se disuelve en agua, se lleva acabo la reaccin.

Kb

Inicial(M):0.400.000.00

Cambio(M):-x+x+x

Equilibrio(M):0.40-xxx

Suponemos que x es muy pequeo en comparacin con 0.40. por lo tanto, hacemos la siguiente aproximacin.

obtenemos

Para aprobar la aproximacin , tenemos

aproximacin vlida.

Al equilibrio

Ionizacin de cidos y Bases Fuertes y su pH

cidos y Bases Fuertes:

aquellos para los que en concentraciones ordinarias presentan una disociacin completa y muestran una conductividad elctrica elevada

Tienen el equilibrio de ionizacin muy desplazado a la derecha. puede considerarse totalmente desplazado, salvo en disoluciones muy concentradas

El aporte de la auto ionizacin del agua a la concentracin de H3O+ en las disoluciones de cidos fuertes y de OH- en las de bases fuertes es despreciable

Ejemplo

Calcule el pH de: a) una disolucin de HCl de y b) una disolucin de Ba(OH)2 0.020M.

Solucin

La ionizacin de HCl es :

Inicial(M): 0.00 0.00

Cambio(M):

Equilibrio(M):0.0

Un cambio positivo representa un incremento y un cambio negativo indica una disminucin en la concentracin

b) Solucin

Ba(OH)2 Es un base fuerte; cada unidad de Ba(OH)2 produce dos iones :

Inicial(M):0.020 0.00 0.00

Cambio(M):-0.020+0.20+2(0.020)

Equilibrio(M):0.00.200.040

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Referencias

Gutierrez, F. (S.F). CIDO-BASE. Recuperado el 3 de abril de 2015 de: http://fresno.pntic.mec.es/~fgutie6/quimica2/ArchivosPDF/04AcidoBase.pdf

cidos y Bases. Recuperado el 3 de abril de 2015 de: http://www.alonsoformula.com/inorganica/_private/Quimica2bach06cast.pdf

Crdena, P.. (2005). Escala de pH. En Qumica 2 (SEP)(p.204). Mxico: Ediciones Umbral .

Cuevas, A.. (2004). Nomenclatura Qumica. En Qumica 2(p.117). Mxico: Ediciones Umbral.

Sienko,M.(2006) Ionizacin. En Michell J. Sienko. Ionizacin de agua (6ta Edicin, pp 116-121).Espaa. Editorial BEVERTE.

Chang R., Goldsby K.A.(2013) Qumica. Mxico, D.F. Editorial: McGraw Hill