Clase 15

Propiedades Propiedades cidocido-- base de base de soluciones de sales en aguasoluciones de sales en agua

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-


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-


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

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

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)

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

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+

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

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?

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


Titulacin de un cido dbil con una base fuerte

El pH en el punto de equivalencia es mayor a 7


Rango de pH, fenolftalenaPunto de equivalencia

Volumen de solucin

Volumen de NaOH 0,100 M agregado

Rango de pH, amarillo fenolftalena





Titulacin de una base fuerte con un cido fuerte

El pH en el punto de equivalencia es igual a 7


Titulacin de una base dbil con un cido fuerte

El pH en el punto de equivalencia es menor que 7

buffer

cido

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