equilibrio Ácido base unmsm
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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$%i"#&.• (ay sustancias ;electrolitos) %ue en disolución se
disocian en cationes y aniones.• ÁCIDO: 7ustancia %ue en disolución acuosadisocia cationes (.
• BASE: 7ustancia %ue en disolución acuosadisocia aniones 6( D.
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@eutrali&ación
• 7e produce al reaccionar un ácido con una basepor
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Teoría de r!nsted"Lo#ry.
• ÁCIDOS:
• B7ustancia %ue en disolución cede (G.
• BASES:
• B7ustancia %ue en disolución acepta
(
G.
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:ar +cidobase con,u'ado
• 7iempre %ue una sustancia se comporta como ácido ;cede() hay otra %ue se comporta como base ;captura dichos().
• Cuando un ácido pierde ( se convierte en su B'#("!%)*+#d#& , "uando una base captura ( se convierte ensu B"id! "!%)*+#d!&.
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ÁCIDO (HA) BASE CONJ. (A–)– H+
+ H+
BASE (B) ÁC. CONJ. (HB+)+ H+
– H+20123 4* 567E A89LA :A-C6
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E,emplo de par +cidobase con,u'adoDi!"i#"i$% 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
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+
=
[ ]× [ ]
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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> >
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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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