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Cálculos gráficos. Titulaciones ácido-‐base Dr. Alejandro Baeza FQ UNAM 2012-‐II
• Titulaciones volumétricas de:
• HCl con NaOH • Clorhidrato de hidroxilamina, BHCl, con NaOH • Bi;alato de potasio con NaOH
A. Baeza FQ UNAM 2012
Titulación de HCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
A. Baeza FQ UNAM 2012
Se trazan las rectas de las especies:
log [H+] = -‐pH log [OH-‐] = -‐14 +pH
y las líneas:
log Co
log Co -‐0.3
log Co -‐ 1
Titulación de HCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
Titulación de HCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
Titulación de HCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log Co-‐0.3
Titulación de HCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co log Co-‐0.3
log Co-‐1
A. Baeza FQ UNAM 2012
Titulación de HCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co log Co-‐0.3
log Co-‐1 f=0
A. Baeza FQ UNAM 2012
Titulación de HCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co log Co-‐0.3
log Co-‐1 f=0.5
A. Baeza FQ UNAM 2012
Titulación de HCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co log Co-‐0.3
log Co-‐1
f=0.9
A. Baeza FQ UNAM 2012
Para f = 0.99 log [H+] = 0.01 C0 log [H+] = 0.01 C0 = log (Co/100) log [H+] = log (Co/100) = log C0 - 2
Titulación de HCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co log Co-‐0.3
log Co-‐1
log Co-‐2 f=0.99
A. Baeza FQ UNAM 2012
Titulación de HCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co log Co-‐0.3
log Co-‐1
log Co-‐2 f=1
A. Baeza FQ UNAM 2012
Después del punto de equivalencia [OH-] = Co (f-1). Para f = 1.01 log [OH-] = 0.01 C0 log [OH-] = 0.01 C0 = log (Co/100) log [OH-] = log (Co/100) = log C0 - 2
Titulación de HCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co log Co-‐0.3
log Co-‐1
log Co-‐2 f=1.01
A. Baeza FQ UNAM 2012
Titulación de HCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co log Co-‐0.3
log Co-‐1
log Co-‐2 f=1.1
A. Baeza FQ UNAM 2012
Titulación de HCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co log Co-‐0.3
log Co-‐1
log Co-‐2
f=1.5
A. Baeza FQ UNAM 2012
Titulación de HCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co log Co-‐0.3
log Co-‐1
log Co-‐2 f=2
Titulación de HCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co log Co-‐0.3
log Co-‐1
log Co-‐2
Titulación de HCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co log Co-‐0.3
log Co-‐1
log Co-‐2
Titulación de HCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co log Co-‐0.3
log Co-‐1
log Co-‐2
Titulación de HCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co log Co-‐0.3
log Co-‐1
log Co-‐2
Titulación de HCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co log Co-‐0.3
log Co-‐1
log Co-‐2
Titulación de HCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co log Co-‐0.3
log Co-‐1
log Co-‐2
Titulación de HCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co log Co-‐0.3
log Co-‐1
log Co-‐2
Titulación de HCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co log Co-‐0.3
log Co-‐1
log Co-‐2
Titulación de HCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co log Co-‐0.3
log Co-‐1
log Co-‐2
[OH-‐ ]
H2O
H2O
[H+ ]
H2O
OK
A. Baeza FQ UNAM 2012
Titulación de clorhidrato de hidroxilamina, BHCl, pKa ≅ 6, Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo. = B .HCl
ó bien cloruro de hidroxilamonio = (HO-‐NH3+) Cl-‐ = HBCl
A. Baeza FQ UNAM 2012
Se trazan las rectas de las especies:
log [H+] = -‐pH log [OH-‐] = -‐14 +pH
las líneas:
log Co
log Co -‐0.3
log Co – 1
Y la coordenada, (x,y):
(pKa,logCo)
¡ punto del sistema!
Titulación de BHCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
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f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
Titulación de BHCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
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f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log Co-‐0.3
Titulación de BHCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log Co-‐1
Titulación de BHCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log Co-‐1
pKa
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Se trazan las rectas de las especies:
log [BH+] = log Co + log ΦBH
log [BH+] ≅ log Co + pKa -‐ pH Y
log [B] = log Co + log ΦB
log [B] ≅ log Co – pKa + pH
(lineas rectas de pendientes +1 y -‐1 que pasan por el punto del sistema
Titulación de BHCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log Co-‐1
pKa
Titulación de BHCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log Co-‐1
pKa
log[B]
Titulación de BHCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log Co-‐1
pKa
log[B]
Titulación de BHCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log Co-‐1
pKa
log[B]
log[HB+]
A. Baeza FQ UNAM 2012
Titulación de BHCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log Co-‐1
pKa
log[BH+ ]
log[B]
f=0
A. Baeza FQ UNAM 2012
Titulación de BHCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log Co-‐1
pKa
log[BH+ ]
log[B]
f=0.1
A. Baeza FQ UNAM 2012
Titulación de BHCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log Co-‐1
pKa
log[BH+ ]
log[B]
f=0.5
A. Baeza FQ UNAM 2012
Titulación de BHCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log Co-‐1
pKa
log[BH+ ]
log[B]
f=0.9
A. Baeza FQ UNAM 2012
Titulación de BHCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log Co-‐1
pKa
log[BH+ ]
log[B]
f= 1
A. Baeza FQ UNAM 2012
Titulación de BHCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log Co-‐1
pKa
log[BH+ ]
log[B]
f= 1.1
A. Baeza FQ UNAM 2012
Titulación de BHCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log Co-‐1
pKa
log[BH+ ]
log[B]
f= 1.5
A. Baeza FQ UNAM 2012
Titulación de BHCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log Co-‐1
pKa
log[BH+ ]
log[B]
f= 2
Titulación de BHCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log Co-‐1
pKa
log[BH+ ]
log[B]
f= 2
Titulación de BHCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log Co-‐1
pKa
log[BH+ ]
log[B]
f= 2
Titulación de BHCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log Co-‐1
pKa
log[BH+ ]
log[B]
f= 2
Titulación de BHCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log Co-‐1
pKa
log[BH+ ]
log[B]
f= 2
Titulación de BHCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log Co-‐1
pKa
log[BH+ ]
log[B]
f= 2
Titulación de BHCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log Co-‐1
pKa
log[BH+ ]
log[B]
f= 2
Titulación de BHCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log Co-‐1
pKa
log[BH+ ]
log[B]
f= 2
Titulación de BHCl Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log Co-‐1
pKa
log[BH+ ]
log[B]
[B]
[BH+ ]
[B]
H2O
[OH-‐ ]
OK
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Titulación de bi;alato de K Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
H2P HP-‐ P2-‐
pH pKa2 ≅ 3 pKa1 ≅ 5
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Se trazan las rectas de las especies:
log [H+] = f(pH) log [OH-‐] = f(pH) log [H2P] = f(pH) log [HP-‐] = f(pH) log [P2-‐] = f(pH)
y las líneas:
log Co log Co -‐0.3 log Co – 1
y sendos puntos del
sistema: (-‐1, 3), (-‐1,5)
A. Baeza “Química Analí]ca. Expresión gráfica de las Reacciones Químicas” “2ª Edición. S. Y G. Editores 2010
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QA I
Titulación de HPK Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
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f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
Titulación de HPK Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
Titulación de HPK Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
Titulación de HPK Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
Titulación de HPK Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
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f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
Titulación de HPK Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
Titulación de HPK Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
Titulación de HPK Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
Titulación de HPK Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log[H 2P]
Titulación de HPK Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log[H 2P]
Titulación de HPK Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log[H 2P]
Titulación de HPK Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log[H 2P]
Titulación de HPK Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
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f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log[H2P ]
log[HP-‐ ]
Titulación de HPK Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log[H2P ]
log[HP-‐ ]
Titulación de HPK Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log[H2P ]
log[HP-‐ ]
Titulación de HPK Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log[H2P ]
log[HP-‐ ]
Titulación de HPK Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log[H2P ]
log[HP-‐ ]
log[P2-‐ ]
A. Baeza FQ UNAM 2012
Para f = 0, el pH lo impone el anfolito en solución, HP- . Se establece un equilibrio de dismutación poco cuantitativa:
2HP- H2P + P2- equil. Co(1-γ) 0.5 γCo 0.5 γCo ≅ Co ε ε
Por tanto el pH esta determinado por la intersección de las rectas
log [H2P] = log [P2- ]
Titulación de HPK Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
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f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log[H2P ]
log[HP-‐ ]
log[P2-‐ ]
f=0
Titulación de HPK Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log[H2P ]
log[HP-‐ ]
log[P2-‐ ]
f=0.5
Titulación de HPK Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log[H2P ]
log[HP-‐ ]
log[P2-‐ ]
f=0.9
Titulación de HPK Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
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f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log[H2P ]
log[HP-‐ ]
log[P2-‐ ]
f=1
Titulación de HPK Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log[H2P ]
log[HP-‐ ]
log[P2-‐ ]
f=1.1
Titulación de HPK Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log[H2P ]
log[HP-‐ ]
log[P2-‐ ]
f=1.5
Titulación de HPK Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log[H2P ]
log[HP-‐ ]
log[P2-‐ ]
f=2
Titulación de HPK Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log[H2P ]
log[HP-‐ ]
log[P2-‐ ]
Titulación de HPK Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log[H2P ]
log[HP-‐ ]
log[P2-‐ ]
Titulación de HPK Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log[H2P ]
log[HP-‐ ]
log[P2-‐ ]
Titulación de HPK Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log[H2P ]
log[HP-‐ ]
log[P2-‐ ]
Titulación de HPK Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log[H2P ]
log[HP-‐ ]
log[P2-‐ ]
Titulación de HPK Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log[H2P ]
log[HP-‐ ]
log[P2-‐ ]
Titulación de HPK Co = 0.1 mol/L con NaOH fCo.
A. Baeza FQ UNAM 2012
f
log[H+ ]
log[OH-‐ ]
log Co
log[H2P ]
log[HP-‐ ]
log[P2-‐ ]
[HP-‐ ]
[P2-‐ ]
[P2-‐ ]
[H2O ]
[OH-‐ ]
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QA I
S. y G. Editores 2da. Ed. 2010