Las ecuaciones termoqumicas son aquellas en la que se representan los cambios materiales y energticos que ocurren en las reacciones qumicas. En ellas se muestra el estado de agregacin de cada sustancia que interviene en la reaccin y el balance energtico del proceso indicado generalmente como la variacin de entalpa.

Por ejemplo:

Una forma de obtener oxgeno en el laboratorio es descomponer trmicamente el clorato de potasio

Donde (s), para slido, g (gases) indican abreviadamente el estado material de los reactivos y de los productos.

Los clculos de las ecuaciones qumicas se aplican de esta manera no solo a las cantidades de molculas y los moles de las sustancias que intervienen sino tambin a los calores o entalpas de reaccin, teniendo en cuenta que estos vienen dados en kJ por mol (Kilojulios por mol). En la ecuacin anterior, la variacin de entalpa de la reaccin en kJ/mol esta escrita a la derecha y se refiere a la ecuacin tal cual est escrita. Este calor se desprende por mol de ecuacin, o por cada dos moles de clorato potsico o por cada tres moles de oxigeno que se obtiene.

Cuando una reaccin qumica ocurre puede liberar energa en modo de calor al entorno o puede absorber calor del mismo. De acuerdo con el criterio de signos utilizados, si sistema cede energa al entorno se dice entonces que la reaccin es unareaccin exotrmica) yy por el contrario si el sistema de reaccin toma energa calorcia del exterior la reaccin es unareaccin endotrmicay entonces.

Ejemplos:

Reaccin exotrmica ()

)

Reaccin exotrmica ()

Reaccin endotrmica ()

Cuando la sal comn NaCl se disuelve en agua, una pequea cantidad de energa calorfica es absorbida

Reaccin endotrmica ()

indica que la reaccin se realiza en condiciones estndar 25 C (298 K) y 1 atm de presin.

LABORATORIO

VELOCIDAD DE REACCIN

Concepcin,15 de septiembre de 2003INTRODUCCINLa cintica qumica es una rama de la qumica que trata sobre la velocidad o la rapidez de una reaccin. En una reaccin, 2 aspectos de primordial importancia son el equilibrio y la velocidad de reaccin. Al tratar las velocidades no solo nos interesa cuan rpidamente los reaccionantes se transforman en productos, sino tambin la secuencia de procesos fsicos y qumicos por la cual ocurre esta reaccin.

Se sabe que cualquier reaccin se puede representar por la ecuacin:

Reactivos productosEsto significa que durante el curso de una reaccin las molculas de reactivos son consumidas (o descompuestas), mientras se forman las molculas del producto. (a partir de los reactivos descompuestos)

Algunas de estas reacciones pueden ser instantneas, mientras que otras pueden tardar aos en completarse. As tambin, hay algunas que comienzan muy rpido para luego decaer en su velocidad, mientras que otras lo hacen de la manera contraria; en su inicio son lentas para posteriormente acelerarse. La mayor o menor rapidez con que se transforma una sustancia reactante y se forma un producto queda expresada porla velocidad de reaccin.

La velocidad de reaccin queda establecida comoel cambio en la concentracin que experimenta un reactante en un determinado periodo de tiempo. Esto es:

Donde r es la velocidad de reaccin,"[ ]es el cambio en la concentracin y"tcorresponde al cambio de tiempo.

El tiempo de reaccin tambin se puede expresar ya sea referido a la concentracin del reactante as como a la concentracin de producto, expresndose:

Dondekes una constante de proporcionalidad propia para la reaccin qumica que se utilice. Esta constante se puede determinar experimentalmente y su magnitud est en directa relacin con la cintica de la reaccin. Por ejemplo, a valores altos dek, reacciones rpidas; mientras que a valores bajos, reacciones

lentas. Si las concentraciones son iguales a la unidad, entonceskrepresenta la velocidad de la reaccin.

Las distintas velocidades de las reacciones no son aleatorias. Cada una de ellas tiene una causa especfica. Para poder explicar tericamente las velocidades de reaccin se formul la llamadateora de las colisiones.

La teora de las colisiones se basa en los siguientes puntos:

Para que dos sustancias reaccionen, las partculas reactantes deben chocar entre si.Esto posibilita que; o se rompen los enlaces de las molculas de los reactantes y se forman nuevos enlaces en los productos; o simplemente que las partculas se encuentren, formando nuevos enlaces sin romperse.

Las reacciones se desarrollan a travs de varias etapas, donde se necesita el choque efectivo de 2 partculas.Cuando una colisin forma productos, la llamamoscolisin efectiva; mientras cuando no lo hace, la llamamoscolisin inefectiva.

Dos de los factores ms importantes que determinan si una reaccin es efectiva es el factor energtico y la orientacin de las partculas. Cuando dos partculas chocan, necesitan de una mnima energa para poder romper sus enlaces y as iniciar una reaccin qumica. Esta energa la llamamosenerga de activacin. En una reaccin con una energa por debajo de la energa de activacin no pueden ocurrir colisiones efectivas.

Es preciso sealar que aunque dos partculas tengan la energa necesaria para reaccionar, sino tienen la orientacin adecuada no podrn hacerlo. Cuando hablamos de orientacin no estamos refiriendo a la alineacin que tiene las partculas al chocar.

En trminos de la teora de las colisiones, la velocidad de reaccin es directamente proporcional al nmero de colisiones moleculares. Cuanto mayor es la frecuencia de las colisiones efectivas, ms rpidamente sucedern las reacciones. Por el contrario, entre menor porcentaje de colisiones efectivas, menor velocidad de reaccin. Por lo tanto:

Todo factor que puede ayudar a los reactantes a alcanzar la energa de activacin afectar la velocidad de reaccin. Los principales factores que influyen en la velocidad de la reaccin son: la concentracin de los reactantes, la temperatura a la que ocurre la reaccin, la presin en un sistema gaseoso, el estado de divisin de los reactantes, la naturaleza de los mismos o la presencia de un catalizador en la reaccin.

Concentracin:Es un factor muy fcil de reconocer, pues es lgico discernir que entre ms partculas de una misma sustancia ms rpido es la velocidad de reaccin. Dicho de otro modo, la concentracin es directamente proporcional a la velocidad de reaccin.

Temperatura:Al igual que la concentracin, la temperatura es directamente proporcional a la velocidad de reaccin. Esto se debe a que las partculas tiene una mayor energa cintica, por lo que las molculas tienen una mayor velocidad y chocan con mayor frecuencia y con mayor energa. Esto se traduce en una mayor frecuencia de colisiones efectivas.

Presin:Si se disminuye el volumen o se aumenta la presin de un sistema, encontramos a los reaccionantes ms cercas unos de otros. Por lo tanto, chocaran ms y se aumentar la velocidad de reaccin.

Estado de divisin:Entre ms dividido se encuentre un reactante, mayor ser su superficie de contacto. Esto posibilita que haya ms partculas que puedan reaccionar, aumentando la velocidad de reaccin.

Naturaleza de los reactantes:Cuando chocan los reactantes, la interaccin de sus electrones con los enlaces puede determinar si la reaccin se produce o no. Por ejemplo, en el caso del agua, los iones de hidrgeno (H+) se combinan rpidamente con los iones hidrxilos (OH-) para formar agua. Pero cuando la descomposicin es de molculas de enlaces fuertes, la reaccin se efecta lentamente. En el mismo caso del agua, se necesitan de altas temperaturas o de una fuente elctrica para poder disociar la molcula.

Catalizadores:La presencia de un catalizador acelera la velocidad de una reaccin disminuyendo la energa de activacin de sta. Con una energa de activacin baja, una mayor cantidad de partculas alcanza la energa necesaria para chocar y de esta manera reaccionar.

OBJETIVOSIdentificar las variables de la velocidad de reaccin.

Comprobar el cambio en la velocidad de la reaccin en la relacin al aumento o disminucin del factor.

Reconocer la importancia que tiene la velocidad de reaccin en nuestra vida cotidiana.

Reconocer la eficacia de los catalizadores en nuestro diario vivir.

DESARROLLOMateriales: Matraz Erlenmeyer.

Probeta.

Pipeta.

Cronmetro.

Hoja de papel blanco.

Plumn marcador.

Reactivos: Tiosulfato de sodio (Na2S2O3)

cido clorhdrico (HCl)

Agua (H2O)

Procedimiento: Dibujamos una cruz en la hoja de papel blanco.

Vertimos en un matraz 12.5 ml de tiosulfato de sodio, y luego, por medio de una pipeta, le adicionamos 2 ml de HCl. Inmediatamente controlamos el tiempo de la reaccin.

Repetimos el experimento, pero utilizando esta vez 10, 7.5, 5, 2.5 ml de tiosulfato de sodio por cada 2 ml de HCl, completando con agua el volumen sobrante hasta alcanzar un volumen de 12.5 ml en el matraz.

Determinamos la concentracin del tiosulfato de sodio para cada una de las soluciones utilizando la siguiente ecuacin:

Resultados:ml de solucin de tiosulfatoml de aguaml de HClNa2S2O3Tiempo

de sodio [0,15 M][2 M]

12,5-20,15630,0016

102,520,12800,0125

7,5520,091200,0083

57,520,062030,0049

2,51020,033320,003

Preguntas de anlisis Escriba la ecuacin para la reaccin de la tableta efervescente en agua.La ecuacin para la reaccin es:

2NaHCO3 (s) H2O Na2CO3 (s) + CO2 + H2O

Confecciona un grfico de velocidad versus tiempo para la reaccin del tiosulfato y el cido clorhdrico. Confecciona un grfico de velocidad versus recproco del tiempo para la reaccin del tiosulfato y el cido clorhdrico. Represente la ecuacin para la reaccin anterior entre el tiosulfato y el cido clorhdrico.La reaccin es la siguiente:

Na2S2O3 + 2HCl H2O + SO2(g) + S(g) + 2NaCl(s)

El cinc reacciona con el cido clorhdrico formando cloruro de cinc e hidrgeno gaseoso, segn la siguiente ecuacin:Zn(s) + 2HCl ZnCl2(ac) + H2(g)

Disea una experiencia que permita medir la velocidad de reaccin.Una buena manera de medir la reaccin entre el cido y el cinc es preparar un montaje que permita medir la cantidad de producto (ZnCl2 o H2) que origina la reaccin por intervalo de tiempo.

Para armar el montaje, necesitaremos de un embudo de decantacin, de un matraz Erlenmeyer, de un tapn de goma, de una jeringa y de un tubo en L, adems del cinc y el HCl. Lo armaremos as como se muestra en el diagrama.

Una vez colocado el HCl en el embudo de decantacin, lentamente abriremos la llave para dejar caer algunas gotas del cido, las que reaccionaran inmediatamente con el cinc. Inmediatamente, mediremos la cantidad de H2 liberado y recogido por la jeringa, de tal manera que registremos la cantidad de gas liberado durante la reaccin entre el HCl y el cinc, en un intervalo de tiempo determinado.

En relacin a los catalizadores: Qu son?Frecuentemente, relacionamos a los catalizadores como sustancias que tienen la propiedad de acelerar las reacciones (aun en cantidades pequeas) sin consumirse durante ella. A decir verdad, esta definicin a resultado ser inexacta. Existen muchos ejemplos de sustancias que aumentan la velocidad de la reaccin al mismo tiempo que ella cambia durante ella; y sin embargo, la sustancia no es requerida en la estequiometra de la reaccin. As tambin, existen catalizadores positivos o negativos. Los primeros aceleran la reaccin, mientras que los segundos la disminuyen.

Segn estas limitaciones, sera ms apropiado definir a un catalizador comotoda compuesto que aun en cantidades muy pequeas puede afectar en gran medida la velocidad o el tiempo de una reaccin. Durante su accin, modifican la Ea, para que el estado de transicin los alcancen un mayor nmero de molculas, sin afectar las variables "H o "G.

Los catalizadores positivos, como las enzimas, son los ms conocidos. Pueden actuar de varias maneras, pero lo ms importante es que proveen caminos nuevos y ms rpidos por los cuales una reaccin puede proceder. Por ejemplo, modificando la estructura electrnica de los reaccionantes.

Averigua si el convertidor cataltico que se usa actualmente en los automviles, acta como catalizador de la combustin de la bencina o de la transformacin de gases producidos.La combustin de la gasolina dentro de un motor no es perfecta. Si lo fuera, originara CO2 y agua. Es por esto que se generan gran cantidad de gases contaminantes. Un convertidor cataltico tiene como propsito acelerar una serie de reacciones que disocian estos gases en molculas ms simples y que no contaminan.

Principalmente, un convertidor cataltico tiene 2 funciones:

Oxidar el CO y los hidrocarburos no quemados en CO2y H2O. Reducir el NO y NO2en N2y O2.Para esto, los gases nocivos provenientes del motor pasan por 2 cmaras. En la primera hay catalizadores como Platino, Paladio y Rodio, que permiten acelerar la combustin completa de los hidrocarburos y disminuir la emisin de CO. Sin embargo, las altas temperaturas aumentan la produccin de NO, por lo que es necesario nuevos catalizadores en una segunda cmara. Estos catalizadores son principalmente metales de transicin (o sus xidos) que actan en temperaturas ms bajas y permiten disociar el NO en N2 y O2.

Qu gases son los que se producen en un convertidor cataltico?En un motor, la quema de hidrocarburos de la gasolina a altas temperaturas producen xidos de nitrgeno (NOx). Por ejemplo, el NO en contacto con el oxgeno se transforma en NO2. Tambin se libera monxido de carbono (CO) e hidrocarburos crudos (sin combustionar).

Con un convertidor cataltico en tanto, todos estos gases son disociados, liberndose solo CO2, NO, NO2, H2O, que no son contaminantes.

Realiza un esquema de un convertidor cataltico. Los catalizadores tambin se utilizan mucho en la conservacin de los alimentos. Averigua como actan.Existen 2 tipo de catalizadores, los positivos (que aceleran la reaccin) y los negativos. (que la disminuyen) En estos ltimos encontramos los inhibidores, quienes juegan un papel muy importante a la hora de retardar la descomposicin de alimentos. Por ejemplo, la hidrogenacin (la adicin de hidrgeno a compuestos que contiene mltiples enlaces) es un proceso muy importante para ello, y se utiliza para disminuir el nmero de dobles enlaces de carbono de aceites poliinsaturados con tal de retardar su enranciamiento, ya que la oxidacin de los dobles enlaces lo pone rancio el aceite. Esto se logra agregando una pequea cantidad de nquel (0.1%), que acta como inhibidor.

El cido ntrico es un compuesto de gran importancia usado industrialmente en la preparacin de fertilizantes, productos farmacuticos, explosivos, colorantes, etc. Describe el proceso para obtener este cido. (mtodo industrial)En la actualidad, el cido ntrico se obtiene mediante elllamadoproceso Otswald, en honor al premio Nbel de qumica Alemn Wilhelm Otswald, creador de este proceso. Elproceso Otswaldutiliza amoniaco (NH3) y oxgeno molecular (O2), que luego se calientan en presencia de un catalizador de platino-rodio a una temperatura de 800 C. La reaccin es:

4NH3(g) + 5O2(g) 4NO(g) + 6H2O(g)

Este dixido ntrico se oxida rpidamente a dixido de nitrgeno:

2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)

El dixido de nitrgeno se disuelve en agua obteniendo cido nitroso y cido ntrico:

2NO2(g) + H2O(l) HNO2(ac) + HNO3(ac)

A su vez, el cido nitroso se puede convertir en cido ntrico al calentarse:

3HNO2(ac) HNO3(ac) + H2O(l) + 2NO(g)

Y como todo se aprovecha, el NO resultante se puede volver a ocupar como en el segundo paso.

Elabore un mapa conceptual donde intervengan los conceptos relacionados a tema relacionados a tema velocidad de reaccin. Realiza un esquema de un diagrama de energa para la reaccin:C2H2(g) + 5/2O2 (g) 2CO2(g) + H2O(l) "E= +226.6 Kj

El diagrama de esta reaccin es el siguiente:

En la actualidad, los cientficos pueden determinar la edad de los objetos arqueolgicos aplicando la cintica qumica y la tcnica de datacin con carbono radioactivo (C-14) Explica Cmo funciona esta tcnica?Nuestra atmsfera recibe constantemente el bombardeo de rayos csmicos, que estn compuestos de electrones, protones de alta energa o ncleos atmicos. A raz de esto, mucho tomos de las capas superiores de la atmsfera sufren transmutaciones. Por ejemplo, protones sueltos capturan electrones y forman tomo de hidrgeno en las capas superiores. Pero tambin puede suceder que un tomo capture neutrones sueltos, que es lo que le pasa al Nitrgeno atmosfrico (Istopo Nitrgeno-14):

7N14 + 0n1 6C14 + 1H1

Como podemos observar, cuando un neutrn choca con un ncleo de Nitrgeno-14 se produce Carbono-14 e Hidrgeno.

El Carbono-14 es un istopo que se presenta en una proporcin mnima en comparacin al istopo estable Carbono-12, que se encuentra principalmente en forma de CO2 en la atmsfera. Al igual que el carbono-12, el Carbono-14 se une al oxgeno para formar CO2, lo que nos lleva deducir que plantas o otros seres vivos tienen incorporado (aunque en una pequesima cantidad) este istopo radioactivo.

El istopo de Carbono-14 radioactivo es un Beta emisor (es decir, emite electrones) para volver a formar nitrgeno:

6C14 7N14 + -1e0

La velocidad de decaimiento (electrones perdidos por segundo) de este istopo sigue una cintica de primer orden. (cuando la velocidad de una reaccin depende la concentracin de los reactivos elevada a la primera potencia)

El organismo, en tanto, sigue incorporando CO2 con C14, gracias a que el C14 que se pierde durante la desintegracin se renueva por la produccin de nuevos istopos en la atmsfera. Esto crea un equilibrio dinmico donde la relacin entre el C14 y el C12 permanece constante en la materia viva.

Al morir el organismo, se detiene el reabastecimiento de C14, porque ste no puede seguir inhalando CO2, que es de donde consegua el C14. A raz de esto, el porcentaje de C14 en el organismo empieza a disminuir. Se sabe que la edad media del C14 es de 5730 aos, por lo que la mitad de los tomos de C14 se desintegrarn en ese tiempo, mientras que la otra mitad lo har en los 5730 aos restantes y as sucesivamente.

A pesar de la gran utilidad que este sistema, no es demasiado exacto, pues en virtud de las fluctuaciones que ha tenido el C14 a travs de los siglos (debido a los cambios en el campo magntico de la Tierra o la intensidad de los rayos csmicos), esta tcnica tiene un margen de incertidumbre de un 15% aproximadamente.

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Chang, Raymond.Qumica, cuarta edicin. Editorial Mc Graw Hill interamericana 1992. Pginas 542, 543, 544, 546, 561, 562, 563, 564, 573, 576, 578, 579, 581, 582, 583.

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Wolf, Drew H.Qumica general, orgnica y biolgica. Editorial Mc Graw Hill. Pginas 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157.

Hewitt, Paul G.Fsica Conceptual. Addison Wesley Longman, Primera edicin 1999. Pgina 623, 624.

CD PSU preuniversitario CepechCiencias. Contenido_61.

Asignatura: Qumica comn.

Profesor:

Alumno:

Curso: 3 medio B

Velocidad ~ n de colisiones

segundos

C1 x V1 = C2 x V2

Reacciones con y sin catalizador

12Equilibrio InicoIonizacin Equilibrio inico.La mayora de los compuestos inorgnicos cristalinos estn formados poriones, es decir, partculas con cargas elctricas producidas cuando un tomo o grupo de tomos, pierde o gana electrones, originndoseionespositivosonegativos. La atraccin electrosttica mantiene unidos los iones en el cristal. Los cristales inicos fundidos conducen la electricidad; tambin las soluciones en agua u otros disolventes polares de las substancias inicas son conductores de electricidad, por lo que se les nombraelectrlitos. Cuando en las soluciones o cristales fundidos se introduce un par de electrodos y se aplica una diferencia de potencial, los iones se dirigen hacia alguno de los electrodos. Los que van hacia el pelo negativo, llamadoctodo, se llamancationesy tienen carga positiva, los que van al electrodo positivo onodo, son losanionesy tienen carga negativa.La atraccin electrosttica mantiene unidos al conjunto de iones positivos y negativos que constituyen un compuesto inico o "molcula". La fuerza solvatadora o capacidad dielctrica de un disolvente tiende a separar los iones (ionizacin) dejndolos moverse libremente en el seno de la disolucin. Para un determinado disolvente y una determinada concentracin, elgradodedisociacinoionizacinde una substancia inica depende de la naturaleza de sus iones. Las que se consideran totalmente disociadas, se denominanelectrlitosfuertesy las que se consideran muy poco disociadas,electrlitosdbiles. La potente y mutua atraccin electrosttica entre iones de carga contraria, aunque estn solvatados (hidratados cuando el disolvente es agua), tiende a juntarlos formando la substancia inica inicial. Esto ocurre particularmente en los electrlitos dbiles lo que origina un equilibrio dinmico entre el compuesto inico y sus iones positivos (cationes) y negativos (aniones). a los que pueden aplicrseles los principios del equilibrio qumico y la ley de accin de masas (Cap. 11). Entre el grado de disociacin o ionizacin de un electrlito, su concentracin y su constante de disociacin o ionizacin, hay una relacin sencilla que permite calcular esta constante, si se conoce el grado de disociacin. Esto ltimo es posible por determinacin de la conductividad elctrica de las disoluciones,conductimetra, o su presin osmtica,tonometria, etc.Las concentraciones de los iones componentes se calculan a partir de la concentracin de la substancia inica disuelta inicialmente. Consideremos una disolucin diluida de electrlito fuerte, v.gr.: una disolucin 0.1 M deNaCI; las concentraciones deNa+yCl-sern 0.1 M y 0.1 M respectivamente. Si la disolucin es 0.05 M enNaCI, tambin ser 0.05 M enNa+y 0.05 M enCl-El sulfato de potasio (K2SOQ) es otro electrlito fuerte, por lo que una disolucin 0.1 M deK2SO4, tiene 0.2 M de ion potasio (K+) y 0.1 M de ion sulfato (S04=) Conviene recordar que al disociarse 1 mol deK2SO4produce dos iones potasio, hecho que duplica su concentracin y adems produce un ion sulfato. Las disoluciones de electrlitos dbiles son sistemas en equilibrio entre iones asociados (molcula) e iones disociados. La constante de equilibrio es llamadaconstantededisociacinoionizacin. As la disociacin del electrlito dbil AB se representa por:

El grado de disociacin deABes igual a la concentracin deA+oB-en moles/litro en que se disocia, dividido entre la concentracin inicial deAB. En este caso,

en donde [A+]o=concentracinenelequilibriodeA+; [AB]o=concentracininicialdeAB.Por la estequiometra de la reaccin, el nmero de moles de AB que se disocia es igual al nmero de moles de A+ o B- formado.Ejemplo 1Calcule las concentraciones inicas de los siguientes electrlitos:(a)Ca(NO3)2en disolucin 0.028 M(b)NaCIen disolucin 0.01 M(c) 1.815 g deKAl(SO4)2disuelto en 125 ml de agua.Respuesta(a) La reaccin inica es:ComoCa(N03)2es un electrlio fuerte, suponemos una disociacin total con las concentraciones inicas siguientes, que corresponden a la desaparicin de todo el nitrato de calcio con formacin de un ionCa++y2N03-por cada "molcula".Ca++= 0.028 =0.028MN03-= 2(0.028) =0.056M(b) la reaccin inica es:Como elNaCIes un electrlito fuerte, la ionizacin es total y obtenemos concentraciones estequiomtricas deNa+yCl-Na+=0.01MCl-=0.01M(c) Calculamos el nmero de moles de electrlito que se disolvieron:

la reaccin inicaSegn esta disociacin 0.00705 moles deKAI(SO4)al disociarse totalmente forman 0.00705 moles deK+; 0.00705 moles deAl 3+y 0.0141 moles deSO4=.Para encontrar las concentraciones se divide el nmero de moles entre el volumen

Ejemplo 2En la reaccin general:

se supone que las concentraciones de A+ y B- en el punto de equilibrio son 0.003 M. La concentracin de AB no disociada es 0.1 M. Calcule la constante de disociacin.RespuestaLa ecuacin de equilibrio es:Substituyendo por las concentraciones en el equilibrio:

Ejemplo 3Cul ser el grado de disociacin para la disolucin del ejemplo 2?RespuestaEl grado de disociacin est dado por:grado de disociacinPor lo explicado en el ejemplo 2, sabemos que se han disociado 0.003 moles ,por litro de AB, por lo tanto:AB0 = 0.1 + 0.003 moles = 0.103 molesComo el incremento de 0.003 moles es pequeo, para obtener la concentracin inicial AB. podemos considerarlo igual a O.1M. Por lo tanto:grado de disociacinExpresado en porcentajes el grado de disociacin es de 3 %Ejemplo 4He aqu el siguiente equilibrio general:

En el equilibrio la disolucin es 0.002M con respecto a A3+ y 0.003M con respecto a B=. La concentracin de la "molcula" no disociada A2B3 es O.1M. Cul ser la constante de disociacin para la reaccin y el grado de disociacin en la disolucin?RespuestaEl equilibrio est expresado por:Las concentraciones en el equilibrio son: A3+ = 0.002M; B= = 0.003M y A2B3 = O.1M.Substituyendo:El grado de disociacin queda expresado por:

y el grado de disociacin = 1%Ionizacin del agua.La disociacin del agua, considerada como electrlito, es muy importante. En elaguapurahay concentraciones iguales de iones hidrgeno (H+) y de iones oxhidrilo (OH-). El valor de ambas concentraciones es tal, que su producto por el de la concentracin del agua- sin disociar es aproximadamente 1 X 10'11, a 25C, cambiando un poco con la temperatura; sta constante (Kag.) se llamaproductodedisociacinonicodelagua. Su constancia aproximada permite estudiar y definir las disociaciones cidas, neutras, y alcalinas.

El ion hidrgenoH+, equivale a un protn, cuya existencia en las soluciones acuosas es imposible; en realidad lo que hay son iones hidratados o solvatadosH30+llamados ioneshidronio, que an pueden hidratarse ms. Por simplificacin de expresiones se contina hablando de ion hidrgeno cuando se refieren al ion hidronio.La reaccin cida, neutra o alcalina de una disolucin acuosa se expresa y determina en trminos de una escala logartmica arbitraria, 1escaladepH(pH es el logaritmo de la recproca de la concentracin deiones hidrgenoen una disolucin) o sea log [H+]En el agua pura a 25 C,H+=OH-, por lo que

H+,motes/litroOH- moles litropHpOHObservaciones

100110-14014fuertemente cida

10-10.110-13112

10-130.00110-11311

10-50.0000110-959dbilmente cida

10-70.000000110-777neutra

10-90.00000000110-995dbilmente alcalina

10-110.00000000000110-11113fuertemente alcalina

10-130.000000000000110-13131

10-140.0000000000000110-14140

Acidos y basesSon un importante grupo de substancias en las que la amplitud de su definicin ha ido cambiando. As, los cidos eran las substancias de sabor a vinagre y bases las que saban a leja; despus los cidos eran los que enrojecan el papel azul de tornasol y las bases las que ponan azul el papel rojo de tornasol. En 1889, Arrhenius llam cidos a las substancias que endisolucinacuosaliberaban iones hidrgeno (H+) y bases las que formaban iones oxhidrilo (OH-). El mejor conocimiento de la estructura de la materia y de las disociaciones de electrlitos en disolventes diferentes del agua, han originado definiciones ms amplias de los cidos y las bases. A partir de 1923 Brnsted y Lowrg llaman cido a toda substancia o grupo atmico que cede un protn y base a toda substancia o grupo atmico que acepta un protn. As, es el siguiente equilibrio:

AHes un cido (el cido conjugado de A--) porque puede ceder un protn y al ion A+ se considera una base (la base conjugada deH+) porque puede aceptar un protn.Lewis ha ampliado las definiciones, llamando cido a toda molcula o grupo atmico que puede aceptar electrones y base a la especie qumica que cede electrones. Esta definicin abarca a los cidos y bases segn Arrhenius y muchos otros compuestos a los que se acostumbra denominarcidosdeLewisybasesdeLewis; v. gr.: el tricloruro de aluminio anhidro, (AlC13) es un cido de Lewis, porque tiende a aceptar dos electrones para completar su capa externa de gas noble. ElNH3es unabase de Lewisporque tiende a compartir su par de electrones. El agua puede considerarse como una base o como un cido de Lewis. La reaccin de un cido con una base se llamaneutralizacin, por que losH+yOH-forman agua neutra.Los cidos y las bases pueden ser electrlitos fuertes, moderados y dbiles. Los cidos y bases fuertes estn totalmente- disociados. Los moderados y dbiles estn parcialmente disociados; para estos ltimos se determinan los grados y constantes de disociacin. Los cidos y bases originan sistemas en equilibrio, como el de disolucin, de neutralizacin y de hidrlisis (transformaciones antagnicas). Estos dos ltimos permiten interpretar la acidez o basicidad de disoluciones de sales neutras formadas por reaccin de cidos dbiles con bases fuertes o viceversa. El comportamiento anftero, como base o cido de algunos hidrxidos o cidos se puede estudiar en sistemas en equilibrio. En lo anterior se fundan las determinaciones cuantita tivas, (llamadas titulaciones) (le cidos y bases. En estas determinaciones se utilizan sales coloreadas orgnicas como indicadores del punto de neutralizacin o de un determinado pH.La fuerza o grado de disociacin de un cido o base tambin se puede expresar en trminos de pKi, definido como el logaritmo de la recproca de la constante de disociacinAsel pH de un cido cuya constante de disociacin es 1 X 10-3 tiene un pKi = 3 y una base con Ki = 3 y una base con Ki = 1 X 10-9, tiene un pKi = 9.Ejemplo 5Una solucin O.1 NT de cido actico, est disociada en 1.34%. Calcule: (a) las concentraciones molares de sus iones y molculas asociadas; (b) su constante de ionizacin y (c) el pH de la disolucin.RespuestaEn un litro hay 0.1 moles de cido actico, del cual slo 1.34% (0.0134) est ionizado, es decir, 0.1 X 0.0134 - 0.00134 moles se han disociado. Las moles asociadas sern 0.1 - 0.00134 = 0.09866 moles de cido asociados. Segn la reaccin:

(a) Las concentraciones molares sern:

Usando la ecuacin:

(b) y substituyendo para encontrar K,:

(c) Por definicin de pH:

Ejemplo 6Calcule la concentracin de ion hidrgeno en una disolucin 0 2M de cido cianhdrico (HCN) y su pH. La constante de ionizacin Ki = 7 X 1070.RespuestaEl cido se disocia as:

La ecuacin del equilibrio de la solucin es:las concentraciones son:[H+] = [CN-] = x moles/litro[HCN ] = (0.2 - x) moles/litroSubstituyendo:

Como es un cido dbil los valores de 0.2 y (0.2 - x) deben estar muy prximos de modo que puede tomarse 0.2 como equivalente a (0.2 - x).

Ejemplo 7La reaccintiene una constante de disociacin K = 1.81 X 10-5. Calcule:(a), las concentraciones deNH3,NH4+yOH-; (b), el pOH (c), el pH, y (d) pKi en una disolucin de 2.63 g de NH3 en suficiente agua para completar 768 ml de disolucin.Respuesta(a) Moles deNH3=Considerando que al reaccionar elNH3con elH20se producen x moles deNH4+= [HO-];[NH3] = 0.201 -x.Substituyendo en la ecuacin para la constante de equilibrio KC,

Como el valor 0.201 es aproximadamente igual a 0.201 - x,

(b)(c)(d)Acidos poliprticos o polibsicos.Los cidos que contienen ms de un protn son llamadospoliprticos. La mayora de stos cidos son dbiles con pequeas constantes de ionizacin; el cido sulfrico (H2SO4) es una excepcin importante. La disociacin de un cido poliprtico se efecta por pasos, disocindose cada vez menos. As se efecta en el hipottico cido H2A. .

Si el cido es fuerte, como el cido sulfrico (H2SO4), el primer paso es completo, es decir, no queda H2A sin disociar:

Independientemente de la fuerza del cido, el segundo paso de ionizacin es incompleta, alcanzndose el equilibrio

Cuando H2A es un cido dbil, hay una interdependencia en los equilibrios de ionizacin

La constante de ionizacin total (Kt) es el producto de las ecuaciones de equilibrio por pasos:

Ejemplo 8Calcular la constante de ionizacin total (Kt) del cido fosfrico (H3P04), cuyas constantes de ionizacin son: K1 = 1.1 X 10-2; K2 = 7.5 X 10-8 y K3 = 1.0 X 10-12.RespuestaEl cido fosfrico (H3P04) es un cido triprtico, cuya primera Ki =1.1 X 102 que aun en su primer paso de ionizacin es un cido dbil; por lo que tenemos los siguientes equilibrios y reacciones:

La reaccin de disociacin total es:y la ecuacin de equilibrio total es:

Los clculos con cidos poliprticos son complejos a menos que slo se considere el primer paso de ionizacin, despreciando los siguientes.Ejemplo 9El anhdrido carbnico (C02) se disuelve en agua dando el hipottico cido carbnico (H2CO3), que se ioniza como sigue:

Calcule las concentraciones de los ionesH+,CO=3yHCO-3en una disolucin 0.034M deH2C03.RespuestaSea x = moles/1 deH2C03que se disoci aHC03-. Ignorando por el momento la segunda disociacin tenemos:

Por lo que en el equilibrio:

despreciando el valor de x en el denominador y despejando:x = 1.2 X 10-4 moles/litroAhora consideramos la segunda disociacin. Representemos y - moles/1 delHC03que se disoci aH+yC03=y aadmoslo al primer paso.

La reaccin es:y la constante de disociacin K2:

Como el valor de K2 es pequeo, el valor de y va a ser muy pequeo, de modo que lo eliminamos en donde se suma o resta, resultando:

Las concentraciones de los iones son:

Ejemplo 10Calcule las concentraciones de los iones en una disolucin 0.1M deH2SO4. La primera ionizacin delH2SO4es completa y para el segundo paso K2 = 2 X 10-2.RespuestaLas reacciones son:

Para el segundo paso:

Supongamos que x es la concentracin de [HSO4-] disociado.Como en el primer paso la disociacin fue completa, la concentracin total de [H+] ser 0.1 (porque la disolucin es O.1M) enH2S04ms x la concentracin de [H+] derivada de la disociacin deHSO4-.

Substituyendo:

En este caso no se desprecia el valor de x cuando se suma o resta, porque se trata de un cido disociado totalmente en su primer paso. Por lo que se despeja la ecuacin y se resuelve como una ecuacin de segundo grado.X2 = + 0.12 x - 0.002 = 0La solucin de una ecuacin de segundo grado del tipo obtenido es:

Tomando la raz que se ajusta a los datos del problema:[SO4=] = x = 0.015 moles/litro =0.015M[H+] = 0.1 + 0.015 = 0.115 moles/litro =0.115M[HSO4-] = 0.1 - 0.015 = 0.085 moles/litro0.085 M

Efecto de ion comn.El equilibrio de ionizacin de un compuesto se desplaza por la presencia en la disolucin de una substancia que al disociarse libere un ion comn. El resultado viene indicado por el principio de Le Chatelier, que si se aumenta la concentracin del ion comn, el equilibrio se desplaza para disminuir la concentracin de ese ion. Los iones diferentes a los presentes en el sistema en equilibrio tienen una influencia menor, llamadaefectodesal.Ejemplo 11A un litro de disolucin O.1M de cido actico (CH3CO2H) se le aadieron 0.1 moles de acetato de sodio (CH3CO2Na). Calcule: (a) la concentracin del ion hidrgeno; (b) el pH en la disolucin. La constante de ionizacin delCH3CO2Hes Ki = 1.8 X 10-5.RespuestaConsidere que en el punto de equilibrio se habrn ionizado x moles/1 deCH3CO2Hentonces:(a)[H+] = x moles/l.[CH3CO2-] = 0.1 + x[C03C02H] = 0.1 - xElCH3CO2Naes una sal que se disocia totalmente: 0.1 mol de sal liberar 0.1 mol de ion acetatoCH3C02-, al que se le suman las x moles deCH3C02-liberadas por el cido actico. Por lo que:

Substituyendo:

Para no tener que resolver una ecuacin de segundo grado, anulamos x cuando se suma o resta.

Si se hubiera resuelto la ecuacin de segundo grado x = 20 X 10-5 moles/1.(b)

Ejemplo 12Encuentre: (a) la concentracin de ion oxhidrilo (OH-); (b) el pOH y (c) el pH de una disolucin 0.4M deNH4OHa la que aadieron 0.2 moles de cloruro de amonio slido (NH4Cl). La constante de ionizacin delNH40Hes 1.8 X 10-5.RespuestaElNH4CIse disocia totalmente. ElNH40Hes un lcali dbil, por lo que: a los 0.2 moles/1 deNH4+liberados por elNH4CIhay que aadir x moles/l. deNH4+liberados por el hidrxido de amonio segn:

a)Para no resolver una ecuacin de segundo grado, se elimina x cuando se est sumando o restando y se despeja. la ecuacin.

(b)

( c) Para una base:

Hidrlisis.Es la transferencia de un protn entre un ion y el agua. La accin del agua sobre las sales de cidos fuertes con bases dbiles o viceversa, modifica la concentracin deH+uOH-del agua pura, es decir el pH de la disolucin es diferente de 7. Esto resulta porque algunos iones pueden aceptar o ceder protones (son cidos o bases Bronsted); v.gr.: las disoluciones deNH4Cltienen reaccin cida y las del cianuro de sodio (NaCN) tienen reaccin alcalina.Ejemplo 13Encontrar: (a) la concentracin del ion oxhidrilo y (b) el pH de una disolucin O.1M de cloruro de amonio, del que est hidrolizado el 0.02%.RespuestaLas reacciones de hidrlisis son:(a)

En la hidrlisis elNH4OH, que se puede considerar comoy el H+ ; ambos se forman en iguales cantidades, por lo que:

Como:

Ejemplo 14Encontrar el pH de una disolucin O.1M deNaCNy la constante de hidrlisis. La constante de ionizacin delHCNes KN = 7 X 10-10.RespuestaLas reacciones de hidrlisis son:

Las concentraciones de las especies participantes son:

La ecuacin de equilibrio es:

Substituyendo por las concentraciones deCN-,HO-yCNy cancelando x cuando estcomo sustraendo

Para encontrar Kcn encontramos el valor deOHen la ionizacin del agua

Substituyendo [OH-] por este valor en la ecuacin de equilibrio;

Y como la recproca de la constante de ionizacin del HCN es

Substituyendo,

Despejando:

En general: Elproductodelaconstantedeionizacindeuncido(Khon)porlaconstantedeionizacindesubaseconjugada(Kcn-)esigualalaconstantedeautoionizacindeldisolvente(Kcq.).

Disoluciones amortiguadoras "buffer"Las disoluciones de mezclas de un cido dbil y su base conjugada, o la de una base dbil y su cido conjugado, se conocen comoamortiguadores"brger"; porque tienden a mantener elpFde la disolucin aunque se adicionen cantidades pequeas de cidos o bases fuertes. En la prctica se mezcla un cido dbil, o una base dbil y su sal.El valor de [H+] cuando se tienen amortiguadores formados por un cido dbil y su sal, est dado por:

Para el amortiguador con la base dbil y su sal:

Ejemplo 15Una solucin contiene 0.50M.de cido propinico (C2H5CO2H) y 0.70M de propionato de sodio (C2H5CO2Na). La constante de ionizacin del cido propinico es 1.34 X 10-5 Calcule: (a) el pH de la solucin; (b) el pH de la solucin, despus de que se adicionaron 0.10 moles de HCI a un litro de la solucin; (c) compare este cambio en el pH con el pH que resulta de la adicin de una mol de HCl a 1 litro de agua pura.Respuesta(a) la reaccin de ionizacin es:

Como elC2H5CO2Naes la sal de una base fuerte, est disociado totalmente; Mientras que del (C2H5CO2H) slo estn ionizadas x moles/litro. Por lo que las concentraciones sern:

(b) El.HCles un cido fuerte y est disociado totalmente y como se aadieron 0.1 moles deHCla un litro de disolucin, la [H+] aument inicialmente en 0.1 moles/litro; pero luego se combinaron con 0.1 moles deC2H5CO2-, dejando 0.60 moles/litro deC2H5CO2-y aumentando a 60 moles/litro la concentracin deC2H5CO2H. Considerando una nueva disociacin del cido C2H5CO2HC2H5CO2- + H+ [H+] producido = y.

despreciando y cuando est sumado o restado y despejandoy

(c) El pH del agua pura a 25C es 7. El pH de una solucin 0.10M deHCIes 1.00. Por lo que aadiendo 0.10 moles de HCI a un litro de agua disminuye el pH en 6 unidades. Aadiendo el mismo nmero de moles de HC1 a un litro de disolucin amortiguadora el pH slo disminuye en 5.02 4.87 = 0.15 unidades.Ejemplo 16Calcule la relacin de pesos de fosfato monosdico (NaH2PO4) y fosfato disdico (Na2HPO4) que deben usarse para preparar una solucin amortiguadora "buffer" con pH 7.0. El par base-cido conjugado est _formado por:HPO42-(base) yH2PO4-(cido). La constante de ionizacin (K2) del cido es 6.3 X 10-8.RespuestaLa reaccin es:La ecuacin de equilibrio es:

Por lo que siendo [H+] = 1 X 10-7

Por cada mol deNaH2PO4deber tenerse 0.63 moles deNa2HPO4.Los pesos moleculares son:Na2HPO4= 142;NaH2PO4= 120

Iones complejos.Algunos iones positivos como elFe+++(ion metlico central) y negativos (ligandos) como elCN-o molculas sencillas como elNH3, se unen para formar un nuevo ion de mayor peso atmico (complejo de coordinacin o de Werner), y que se comporta en forma diferente a la de los iones que lo originaron, v.gr. elFe(CH)68-ion ferricianuro. El ion producido es un ion complejo. Algunos de estos iones complejos estn en equilibrio con sus componentes (ligandos y ion metlico central), pudindose aplicar a sus soluciones diluidas, la ley de accin de masas, v.gr.:ion diaminoargento Ag (NH3)2+Ag++2NH3ion tetraminozinc Zn(NH3)42+Zn2++4NH3ion tricianocobre (II) Cu(CN)32-Cu2++2CN-Ejemplo 17Hallar el porcentaje de ionizacin del ion complejoAg (NH3)2+en una disolucin molar deAg(NH3)2Cl.La constante de disociacin del complejoK Ag(NH3)2+= 6.8 X 10-8.RespuestaLa reaccin es Ag(NH3)2+Ag++2NH3La cantidad deAg(NH3)2+que se ioniza = x moles/l.LaAg(NH3)2+no ionizada ser 0.1 - x moles/litro[Ag+]2= x y [NH3] = 2xLa ecuacin de disociacin

Despejando x:.

Ejercicios1. Cul ser la concentracin de ion potasioK+y ion sulfatoSO4=en una solucin que es 0.015M enK2SO4? ElK.2SO4es un electrlito fuerte.2. A 0.250 1. de 0.150M deHCIO4(cido perclrico) se le aadieron 5.15 g deHCIO4. Suponiendo que el volumen de la disolucin permanece constantemente, calcule [H+] y [ClO4-].3. Una disolucin 0.2M de cido actico (CH3CO2H) (electrlito dbil) est ionizada en 1.34% Encuentre: (a) la concentracin molar de sus iones y sus molculas no disociadas y (b) su constante de ionizacin.4. A 36.3 ml. de cido ntrico (HNO3) 1.18M se le aadieron 0.269g deHNO3. Calcule la concentracin final de [H+] y [NO3-] suponiendo que el volumen no vara.5. Una disolucin 0.010M deNH4OH(hidrxido de amonio) est ionizada en 4.3% (NH4OHNH4++OH-). Cul ser (a) la concentracin deNH4+yOH-, (b) la constante de ionizacin del hidrxido de amonio?6. Las siguientes substancias se consideran electrlitos fuertes y cuando se ionizan no tienen reacciones secundarias. Hallar las concentraciones de sus correspondientes iones.(a) 0.266M deMg3(PO4)2(b) 0.0201M deCdBr2y (c) 0.05 deKCI.7. Una disolucin 1.OM de cido fluorhdrico (HF) cido dbil tiene un grado de disociacin de 7% Calcule la constante de ionizacin de esta solucin.8. Calcule la constante de ionizacin de: (a) una solucin O.1M deNH4OHque est ionizada en 1.3%; (b) una solucin 0.0IM deHCNque est ionizado en un 0.02%; (c) una solucin deCH3CO2Hque est ionizada en un 12.6%.9. La constante de ionizacin del cido cianhdrico (HCN) es 4 X 1010 a 25C. Calcule: (a) la molaridad (formalidad) y (b) la concentracin del ion H+ de una solucin deHCNque est ionizada en 0.010%.10. Calcule las concentraciones de los ionesH2PO4-,HPO4=yP043-enH3PO4(cido fosfrico) 0.010M.11. Calcule el pH de las siguientes soluciones suponiendo que la disociacin es total.(a) 0.1MHCI; (b) 0.0IMNaOH; (c) 0.00IMKOH; (d) 0.0005MH2SO4; (e) 1MHNO3; (f) 0.00005MCa (OH)212. Encuentre los pH y pOH de las siguientes soluciones cuyas concentraciones son:(a) 1 X 10-10; (b) 0.00045; (c) 1 X 10-5; (d) 4.38 X 10-4; (e) 0.106.13. Encuentre la concentracin de iones hidrgeno para las siguientes soluciones cuyos pH son: (a) 9; (b) 2; (c) 5; (d) 3.42; (e) 8.65; (f) 1.81; (g) 11.6914. Calcule el pH de una solucin que contiene 1.96 g deH2SO4por litro de disolucin.15. Calcule la normalidad y la molaridad de las siguientes soluciones a partir de sus respectivos pH:(a) solucin deKOH, pH = 3.0; (b) solucin deHCI, pH = 4.5(c) solucin deBa (OH)2, pH = 9; (d) solucin deH2SO4, pH = 3.016. Encontrar la concentracin de los ionesH+,CNO-(cianato) y la molculaHCNO(cido cinico) en una solucin 0.0136M de HCNO. La constante de disociacin es 1.2 X 10-4.17. Calcule la concentracin final de los iones [H+] (hidrgeno), [ClO-] (hipoclorito) y la molcula [HCIO] (cido hipocloroso) en una solucin de 1.08 g deHCIOen 427 ml de agua. La constante de disociacin es 3.2 X 10-8.18. Calcule el porcentaje de ionizacin y el pH a 25C de una solucin 0.001M deHNO2(cido nitroso). La constante de ionizacin es 4.5 X 10-4.19. Calcule el porcentaje de ionizacin delHCN, la concentracin del ion hidrgeno y el pH de una solucin 1.0M deHCN.20. Hallar el porcentaje de ionizacin delCH3CO2Hy el pH a 25C de una solucin 6.0M deCH3CO2H. Ki - 1.8 X 10-5.21. Una solucin 0.1N de cido oxlico [(CO2)2H2] (cido diprtico) tiene un pH de 1.6. Calcule la constante de disociacin del cido actico.22. Encuentre la concentracin del ion H+ y el pH en una solucin 0.02M deH2S(cido sulfhdrico). La primera constante de ionizacin es 9.1 X 10-8 y la segunda es 1.2 X 10-15. Para clculos usuales slo se considera como cido monoprtico.23. Calcule la concentracin del ion sulfuro (S=) que hay en una solucin 0.0IM de HCI que ha sido saturada con H2S (la concentracin es 0.1M).24. Cul ser la concentracin del ionHS-(sulfhidrilo) en una solucin 0.001N deH2S?25. Se mezclaron volmenes iguales (se considera que son totalmente aditivos) de una solucin 0.1M deCH3CO2Hy de una solucin 0.2M deHCI. Calcule la concentracin final del ion acetato (CH3CO2-).26. La concentracin de ionH+en una solucin 0.034M deH2CO3(en realidad es una solucin acuosa deCO2) enHCIes 0.10M. Encuentre la concentracin del ionCO3=. Las constantes de disociacin se dan en el Ejemplo 9.27. Calcule las concentraciones de:H2AsO4-(ion mono-arsenato),HAsO4=(ion diarsenato), y ionAsO4=(ion arsenato) en una solucin 0.2M deH3AsO4que es 0.10M enHCI.28. Calcule el pH de una solucin que contiene en un litro 0.1 moles de CH3CO2H y 0.1 moles de CH3CO2Na.29. Calcule la concentracin deCH3CO2Nanecesario para que en una solucin 0.009M deCH3CO2Hhaya iguales concentraciones deH+yOH-.30. Calcule el pH y el porcentaje de hidrlisis de las siguientes diluciones: (a) 0.3M deNH4Cl; (b) 0.0IM deNaCN; c) 0.001M deNH4CIy (d) 0.18M deCH3CO2Na.31. Una solucin amortiguadora ("buffer") contiene 2.00 moles de un cido HA, por cada mol de A-. Su pH es 6.50. Encuentre la constante de ionizacin de HA.32. La constante de ionizacin bsica de la quinolina (C9H7N) es 8.7 X 10-6. Encuentre el pH de una disolucin amortiguadora que tiene 0.05M de quinolina y 0.08M de su sal cloruro de quinolinio.33. Se prepar una solucin de 1.07 moles deNaH2PO4y 3.32 moles deNa3PO4en suficiente agua hasta concentraciones molares deH2PO4-,HPO42-,PO43- yH3PO4. La reaccin principal es PO43- + H2PO4-2HPO4=. Constantes de ionizacin en el Ejemplo 8.34. Una solucin es 0.10M con respecto aHCO2H(cido frmico) y 0.025M con respecto alHCN(cido cianhdrico). A esta solucin se le aadieron 10 ml de una solucin 0.050M deNaOH. Calcule el pH de la solucin resultante. KHCO2H - 2.1 X 10-4; KHCN - 4.0 X 10-10.35. Calcule cuantoNaOHdebe aadirse a un litro (no hay cambio de volumen) de 0.0IM deH3BO3(cido brico) para obtener una solucin amortiguadora ("buffer") de pH 10. ElH3BO3se puede considerar como cido monoprtico, K1 - 5.8 X 10-10.36. Para obtener una solucin amortiguadora "buffer" se disolvieron en agua 5 X 10-3 moles deHCO2H(cido frmico) y 7.0 X 10-3 moles deHCO2Na. La solucin se afor (se llev) a un litro. La constante de disociacin delHCO2Hes 1.8 X 10-4. Encuentre: (a) el pH de la solucin, (b) el pH de la solucin que se obtendr al diluirla hasta 10 litros.37. Calcule el pH de una solucin que contiene iguales concentraciones molares de cido ftlico [C6H4-(COOH)2] y ftalato cido de potasio (C6H4(COOH) (CO2K). La primera constante de disociacin del cido ftlico es 1.3 X 10-3 y la segunda 3.1 X 10-6.38. Calcule cunto amonaco (NH3) deber aadirsele a una solucin 0.00IM deCu(NO3)2para reducir la concentracin del ionCu++hasta 10-12 moles por litro. La reaccin que forma el complejo es:Cu++ + 4NH3Cu(NH3)4++La constante de disociacin del complejo Cu(NH3)4++ - 4.7 X 10-15.39. Calcule la concentracin de ionNi++en equilibrio con una solucin 0.0001M deK2 Ni(CN)4. La KD para elNi(CN)4=es 1 X 10-22.40. Encuentre la concentracin del ionCd++en una solucin 0.10M deNa2Cd(CN)4. La constante de disociacin delCd(CN)4=es 1.4 X 10-19.Respuestas1. [K+] - 0.030M; [SO4=] - 0.015M.2. En los problemas en que los reactivos tienen diversas fuentes, conviene determinar con cuantas moles contribuye cada fuente. El valor total se usa para calcular la concentracin.

Como elHCIO4es un electrlito fuerte, se considera 100% disociado. HCIO4H++ClO4-dando 0.0513 moles deH+y 0.0513 moles deCIO-4. Como la solucin ya tiene 0.150M deH+y 0.150M deClO4-provenientes de la disociacin delHCIO4presente inicialmente en 0.250 1, tenemos:

3. (a) [H+] -CH3CO2- - 0.00268 moles/l. - 2.68 X 10-3 moles/l.[CH3CO2H] = 0.19732 moles/1 - 1.973 X 10-1 moles/l.(b) 1.8 X 10-54. [H+] - 1.30 moles/litro; [NO3-] - 1.30 moles/litro5. (a) [NH4+] - [OH-] - 0.00043 moles/litro - 4.3 X 10-4 moles/litro(b) Ki = 1.8 X 10-56. (a) [Mg2+] - 3(0.266) - 0.798M; [PO43-] - 2(0.266) - 0.532M(b) [Cd2+] - 0.0201M; [Br-] - 2 (0.0201) - 0.0402M(c) [K+] - 0.05M; [Cl-] - 0.05M

7.8. (a) 1.7 X 10-5; (b) 4 X 10-10 y (c) 1.8 X 10-59. (a) 4 X 10-2M (o formal); (b) [H+] - 4 X 10-6M10. (a) [H2PO4-] - 7.5 X 10-3M; [HPO4=] - 6.2 X 10-8M;PO4=- 1.0 X 10-12M11. (a) pH - 1; (b) pH - 12; (c) pH - H; (d) pH - 3; (e) pH = 0; (f) pH - 10.12. (a) pH - 10, pOH - 4; (b) pH - 3.35, pOH - 10.65; (c) pH - 5, pOH - 9; (d) pH - 3.13, pOH - 10.87; (e) pH - 0.97 y pOH - 13.03.13. (a) 10-9 alcalina; (b) 10-2 cida; (c) 10-5 cida; (d) 3.80 X 10-4 cida; (e) 2.24 X 10-9 alcalina;(f) 1.55 X 10-2 cida; (g) 2.04 X 10-12 alcalina.14. pH - 1.40.15. (a) 10-4N, 10-4M; (b) 3.16 X 10-5 y M; (c) 10-5N, 5 X 10-6M (d) 10-3 N, 5 X 10-4M.16. [H+] - 1.2 X 10-3 moles/l.; [CNO-] - 1.2 X 10-3 moles/l,; [HCNO] - 0.0124 moles/l.17. [H+] - 3.9 X 10-5 moles/litro; [ClO-] - 3.9 X 10-5 moles/litro; [HCIO] - 0.0482 moles/litro.18 . 48 % ; pH - 3.32.19 . 2.6 X 10-3 %;H+- 2.6 X 10-3; pH - 2.58.20 . 0.173 % pH - 1.98.21. Si el pH es 1.6, la [H+] es 1.1 X 10-2 moles/litro.La ecuacin de la disociacin; (CO2)2H2(CO2)2=+2H+. Las concentraciones, tomando en cuentaque el cido es diprtico y la solucin O.1N ser 0.05M, son:[(CO2)2=] - 0.05x; [H+] = 2X0.05 x - 0.1x; [(C2O)2H2] - 0.05(1 x)Entonces:[H+] - 1.1 X 10-2 - 0.1x despejando: x - 0.11Por lo que:

22.H+- 4.4 X 10-5 moles/litro; pH - 4.35.23. La ecuacin de la disociacin H2S2H++S=

LaH+proveniente de la disociacin delHCI0.01M es mucho mayor que la proveniente de la disociacin delH2S, por lo que sta se desprecia sin introducir un error importante.Por lo tanto:

24. [HS-] - 1.1 X 10-525. [CH3CO2-] - 9 X 10-6 moles/l.26. [CO3=] - 6.7 X 10-17 moles/l.27. [H2AsO4-] - 5.0 X 10-4 moles/1; [HasO43-] - 2.8 X 10-13; [AaO4=] 8.4 X 102528. pH - 4.7829. Suponiendo una disociacin total del acetato de sodio, su concentracin debe ser 1.62M.30. (a) pH = 4.4g hidrlisis 0.004%; (b) pH - 10.6, hidrlisis 3.7%; (c) pH - 6.3 hidrlisis 0.075;(d) pH - 9, hidrlisis 0.001%.31. Ki - 1.58 X 10-732. pH - 8.7433. pH - 12; [H2PO4-] - 3.3 X 10-5 moles/litro; [HPO4=] = 2.14; [PO43-] - 2.25,H3PO4= 4.2 X 10-1532. pH - 2.835, 0.0085 moles/litro36. (a) pH - 3.89; (b) pH - 3.8937. pH - 2.8938. La cantidad deNH3es 0.05 moles/litro39. La concentracin deNi++es 2 X 10-6 moles/litro40. La concentracin deCd++es 3.5 X 10-5