Clase 15
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Propiedades Propiedades cidocido-- base de base de soluciones de sales en aguasoluciones de sales en agua
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Hidrlisis
Las sales se disocian completamente (electrolitos fuertes)
Las propiedades cido- base de las sales dependern de la posibilidad de que el catin y/o el anin de la sal puedan sufrir hidrlisis.
Hidrlisis: reaccin con el agua que pueden sufrir un anin o un catin
-
No hay hidrlisis
HCl H+ + Cl- NaOH Na+ + HO-
pH = 7
NaCl Na+ + Cl-
2 H2O H3O+ + HO-
Caso 1: sal derivada de un cido fuerte y una base fuerte
-
HAc + H2O H3O+ + Ac-[ ][ ]
[ ]HAcAcOHK 3a
+=
NaAc Na+ + Ac-
2 H2O H3O+ + HO-
Caso 2: sal derivada de un cido dbil y una base fuerte
-
2 H2O H3O+ + HO- ][HO]O[HK 3w+=
Ac- + H2O HAc + HO-
Ac- + H3O+ HAc + H2O a3 K
1]O[H][Ac
[HAc]K == +
a
w-
-
h KK
][Ac][HO[HAc]K ==
a
wh K
KK =
pH > 7
Ac- + H2O HAc + HO- ][Ac][HO[HAc]K -
-
h =
El anin hidroliza
-
NH4Cl NH4+ + Cl-
NH3 + H2O NH4+ + HO-[ ][ ]
[ ]34
b NHHONHK
+=
2 H2O H3O+ + HO-
Caso 3: sal derivada de un cido fuerte y una base dbil
-
2 H2O H3O+ + HO- ][HO]O[HK 3w+=
NH4+ + HO- NH3 + H2O b4
3
K1
][HO][NH][NHK == +
NH4+ + H2O NH3 + H3O+b
w
4
33h K
K][NH
]O[H][NHK == ++
b
wh K
KK =
NH4+ + H2O NH3 + H3O+][NH
]O[H][NHK4
33h +
+=
pH < 7El catin hidroliza
-
NH4NO2 NH4+ + NO2-
NH4+ + H2O NH3 + H3O+b
w
4
33bh K
K][NH
]O[H][NHK == ++
NO2- + H2O HNO2 + HO-a
w
2
2ah K
K][NO
][HO][HNOK ==
Kb = 1.8 x 10-5 Ka = 4.5 x 10-4
pH < 7
Caso 4a: sal derivada de un cido dbil y una base dbil
Predomina la hidrlisis del catin
-
NH4CN NH4+ + CN-
NH4+ + H2O NH3 + H3O+b
w
4
33bh K
K][NH
]O[H][NHK == ++
CN- + H2O HCN + HO-a
wah K
K][CN
][HO[HCN]K ==
Kb = 1.8 x 10-5 Ka = 4.9 x 10-10
pH > 7
Caso 4b: sal derivada de un cido dbil y una base dbil
Predomina la hidrlisis del anin
-
Problema:
Indique si las soluciones de las siguientes sales tendrn pH cido, neutro o bsico:
KCl, KF, NH4NO3, NH4CN, AcNH4
Ka (HF) = 3,5 x 10-4 ; Kb (NH3) = 1,8 x 10-5 ; Ka (HCN) = 4,9 x 10-10 ; Ka(AcH) = 1,8 x 10-5
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Ejemplos:
a) Calcule el pH y el grado de hidrlisis de una solucin de NH4Cl 0,1 M. Kb = 1.8 x 10-5
b) Calcule el pH y el grado de hidrlisis de una solucin de NaAc 0,1 M. Ka = 1.8 x 10-5
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pH de soluciones de sales de cidos diprticos
H2A + H2O HA- + H3O+ Ka1HA- + H2O A-2 + H3O+ Ka2
cido dbil H2A:
Si tenemos una solucin de la sal Na(HA):
HA- + H2O A-2 + H3O+ Ka2HA- + H2O H2A + HO- Kh1= Kw / Ka1
Si Ka2 > Kh1 la solucin tendr pH < 7 (cida)Si Ka2 < Kh1 la solucin tendr pH > 7 (bsica)
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Ejemplo:Cmo ser el pH de una solucin de NaHS (mayor, menor o igual a 7)?Ka1: 9,5 x 10-8 ; Ka2 : 1,0 x 10-19
HS- + H2O S-2 + H3O+ Ka2HS- + H2O H2S + HO- Kh1= Kw / Ka1
Como Ka2 < Kh1 la solucin tendr pH > 7 (bsica)
Ka2 = 1,0 x 10-19
Kh1= Kw / Ka1 = 1,1 x 10-7
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Soluciones amortiguadoras, reguladoras o buffers
Estn formadas por:
1) Una solucin de un cido dbil y de la sal de su base conjugada (en concentraciones similares)
Ejs.: AcH / Ac- ; H2PO4- / HPO4-2 ; HNO2 / NO2-
2) Una solucin de una base dbil y de la sal de su cidoconjugado (en concentraciones similares)
Ej.: NH3 / NH4+
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Una solucin amortiguadora resiste el agregado de pequeas cantidades de HO- y H+ sin que el pH cambie de manera apreciable.
Ej.: NaAc y HAc
HAc + H2O H3O+ + Ac-
NaAc Na+ + Ac-
Si agrego HO-: el equilibrio se desplaza a la derecha
Si agrego H+: el equilibrio se desplaza a la izquierda
Ac- + H2O HAc + HO-
-
HA][]A[]OH[K 3a
+=HA + H2O H3O+ + A-
inicial
iniciala
a
-
a
a3
-a
3
[cido][sal]logpKpH
[cido][sal]logpKpH
[HA]][AlogpKpH
][A[HA]logKlog]OH[log
]A[]HA[K]OH[
+
+=+=
=
=
+
+
pH de un buffer
ecuacin deHenderson-Hasselbalch
EFECTO DE ION COMUN
El buffer tiene su mxima capacidad cuando [A-] = [AH]
base conjugada del cido
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a) Calcular el pH de una solucin 0.2 M de HAc y 0.3 M de NaAc. Ka = 1.8 x 10-5.
b) Cul sera el pH de la solucin de HAc si la sal no estuviera presente?
92,42,03,0log)10x8,1log(pH 5 =+=
-
Calcule el pH de la solucin resultante si ahora a 100 ml de la solucin buffer se le agregan:
a) 10 mL de HCl 0.1 M
b) 10 mL de NaOH 0.1 M
c) 10 mL de H2O
-
92,42,03,0log)10x8,1log(pH 5 =+= Solucin reguladora:
a) + 10 mL HCl 0,1 Mmoles de HAc iniciales: n(HAc) = 0,02
moles de Ac- iniciales: n(Ac-) = 0,03
moles de H+ agregados: n(H+) = 0,001
Al restablecerse el equilibrio:
moles de HAc: n(HAc) = 0,02 + 0,001 = 0,021
moles de Ac-: n(Ac-) = 0,03 0,001=0,029
88,4021,0029,0log)10x8,1log(pH 5 =+=
-
b) + 10 mL NaOH 0,1 Mmoles de HAc iniciales: n(HAc) = 0,02
moles de Ac- iniciales: n(Ac-) = 0,03
moles de HO- agregados: n(HO-) = 0,001
Al restablecerse el equilibrio:
moles de HAc: n(HAc) = 0,02 - 0,001 = 0,019
moles de Ac-: n(Ac-) = 0,03 + 0,001=0,031
96,4019,0031,0log)10x8,1log(pH 5 =+=
-
cidodbil
cidodbil
cidodbil
Baseconju-gada
Baseconju-gada
Baseconju-gada
Solucin reguladoradespus delagregado de OH-
Solucin reguladoradespus delagregado de H+
Solucinreguladoraoriginal
-
Cul ser el pH de la solucin resultante si a 100 ml de agua se le agregan:
a) 10 ml de HCl 0.1 M?
b) 10 ml de NaOH 0.1 M?
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Indicadores cido - base
- Pueden considerarse como cidos orgnicos dbiles
- Sus formas cida y bsica poseen diferentes colores
InH In- + H+color 1 color 2
[ ] [ ][ ]InH
HnIK+
=
-
pH
070_NaturalIndica.mov
El cambio de coloracin sufrido por el indicador depende del cambio de pH del medio
-
7 8,5 9,4 9,8 12
fenolftalena (8,3 - 10,0)
HIn (incoloro) In- (rosa)
-
InH In- + H+color 1 color 2
[ ] [ ][ ][ ][ ]
+
=
=
InInHlogpKpH
InInHKH
Si [InH] = [In-] pH = pK
Si [InH]/ [In-] > 10 pH < pK 1
Si [InH]/ [In-] < 10 pH > pK + 1
Es suficiente con que la relacin de concentraciones de InHe In- sea de 1/10 (o 10/1) para que un color predomine sobre el otro
color 1
color 2
-
Indicador
Amarillo de alizarina-R
Timolftalena
FenolftalenaAzul de timol(rango bsico)Rojo de fenol
Azul de bromotimol
Rojo de clorofenol
Rojo de metilo
Verde de bromocresol
Naranja de metilo
Azul de bromofenolAzul de timol(rango cido)
Violeta de metiloAmarillo
Amarillo
Amarillo
Amarillo
Amarillo
Amarillo
Amarillo
Amarillo
Amarillo
Amarillo
Amarillo-naranja
Rojo
Rojo
Rojo
Rojo
Rojo
Rojo
Incoloro
Incoloro
Azul-violeta
Azul
Azul
Azul
Azul
Violeta
Violeta
-
Rojo de metilo
Azul de bromotimol
Fenolftalena
-
pH
070_NaturalIndica.mov
Indicadores cido base naturales
pH=1
pH=3
pH=7pH=10
pH=13
-
1 L de sc de NaOH 0,001 Mcon azul de bromotimol
1 L de agua a pH = 7con azul de bromotimol
1 L de sc de HCl 0,001 Mcon azul de bromotimol
c
i
d
a
B
s
i
c
a
-
La mejor manera de medir el pH es con un pHmetro
-
Titulacin cido- base. Reaccin de neutralizacin
AH + BOH AB + H2OH+ + HO- H2O
Las reacciones de neutralizacin son completas, aunque se trate de cidos o bases dbiles.
BOH
AHK = 1 /Kw = 1014
-
Curvas de titulaciCurvas de titulacinn
A medida que se agrega eltitulante desde bureta cambia el pH en el erlenmeyer
-
Volumen agregado de base
cidofuerte
Basefuerte
punto de equivalencia
Titulacin de un cido fuerte con una base fuerte
El pH en el punto de equivalencia es igual a 7
-
Rango de pH, amarillo de alizarina-R
Rango de pH, fenolftalena
Rango de pH, azul de bromotimol
Rango de pH, rojo de metilo
Rango de pH, azul de bromofenol
Rango de pH, azul de timol
Punto de equivalencia
Volumen de solucin
-
Volumen agregado de base
cidodbil
Basefuerte
buffer
punto de equivalencia
Titulacin de un cido dbil con una base fuerte
El pH en el punto de equivalencia es mayor a 7
-
Rango de pH, rojo de metilo
Rango de pH, fenolftalenaPunto de equivalencia
Volumen de solucin
-
Volumen de NaOH 0,100 M agregado
Rango de pH, amarillo fenolftalena
Rango de pH, rojo de metilo
Punto de equivalencia
Punto de equivalencia
-
punto de equivalencia
Titulacin de una base fuerte con un cido fuerte
El pH en el punto de equivalencia es igual a 7
-
punto de equivalencia
Titulacin de una base dbil con un cido fuerte
El pH en el punto de equivalencia es menor que 7
buffer
cido