Victor Grijalba Simón González Javiera Villalobos Clase Auxiliar 9 Victor Grijalba Simón González Javiera Villalobos

Ácidos y bases DEFINICIONES: Arrhenius: Un ácido es aquel que libera iones hidronio (H3O+) Una base es aquella que libera iones hidroxilo (OH-) Brønsted-Lowry : Un ácido es aquel que libera protones (H+) Una base es aquella que capta protones (H+)

Ácidos y bases Lewis: Un ácido es aquel que acepta electrones Una base es aquella que cede electrones

Ácidos y bases Anfóteros: Sustancias que pueden comportarse como ácidos y como bases Base Ácido

Equilibrio ácido-base En el equilibrio: Luego: Si [H3O+]<[OH-]  es una base Si [H3O+]=[OH-]  es neutro Si [H3O+]>[OH-]  es un ácido

Cálculo de pH Es una medida de la “acidez” de una sustancia, donde “p(x)” es una conversión de escala: Luego:   Además:

Ácidos y bases fuertes Son aquellos que se disocian completamente (son electrolitos fuertes) Ejemplo:Calcular el pH de una solución 0.1M de HCl Inicio 0.1M 0 M Disociación -0.1M Fin 0M Luego, aplicar la función p(x) a la concentración final de H+

Ácidos y bases débiles Son aquellos que se disocian parcialmente (poseen constante de equilibrio) Para un ácido débil se tiene, para una concentración C0 de HA: Inicio C0 Disociación -x +x Equilibrio C0-x x Cuya constante de disociación (o de acidez) viene dada por: Donde x será el valor en equilibrio de [H+]

Ácidos y bases débiles Caso general: una solución C0 de HA y C1 de HCl (ácido fuerte) Inicio C1 Disociación -C1 +C1 Fin Inicio C0 C1 Disociación -x +x Equilibrio C0-x x C1+x

Ácidos y bases débiles La expresión anterior permite calcular: Inicio C0 C1 Disociación -x +x Equilibrio C0-x x C1+x La expresión anterior permite calcular: Si se conoce el Ka, C0, C1: se despeja x, con la expresión anterior, se calcula x+C1, lo que es la concentración de H+ en el equilibrio Si se conoce Ka, pH en el equilibrio, C1: se puede calcular la concentración necesaria de HA para obtener una solución con cierto pH, al despejar C0 (donde [H+]= C1+x =10 –pH , y x=[A-]) Etc.

Ácidos y bases débiles Si es una base débil, se calcula de forma similar Inicio C0 Disociación -x +x Equilibrio C0-x x Cuya constante de disociación (o de acidez) viene dada por: Donde x será el valor en equilibrio de [OH-] (el pH se obtiene calculando el pOH, luego el pH=14-pOH

Titulaciones La titulación es el procedimiento utilizado para determinar el volumen de una solución que es necesario para reaccionar con una cierta cantidad de otra sustancia. Ácido (o base) fuerte Añadir gota a gota Base (o ácido) a titular

Titulaciones Si se tiene: Base fuerte Ácido (fuerte o débil) “Punto de equivalencia: el punto en el que una reacción es completa” Se alcanzará el punto de equivalencia cuando los moles de Base añadida sea igual a los moles del ácido, es decir:

Titulaciones Titulaciones de un ácido fuerte con una base fuerte Para el caso de una base fuerte con un ácido fuerte es análogo

Titulaciones Titulación de un ácido débil con una base fuerte Reacción completa (no quedará ni BOH ni HA) Se libera H+ Para el caso de una ácido débil con una base fuerte es análogo

Titulaciones Ejemplo: Si se le añade al ácido 20 ml de NaOH 0.1M, se tiene: NaOH 0.1 M NaOH 0.1Mx0.02ml=0.002 mol Ac. Pr. (HPr) 20 ml Ácido Propanoico 0.1M Luego, se alcanzó punto de equivalencia Luego, queda una solución de 0.002mol/0.04L=0.05M de Pr-

Titulaciones Entonces, se tiene la siguiente disociación Pero Kb=? Inicio 0.05M Disociación -x +x Equilibrio 0.05M-x x Pero Kb=? Finalmente

Soluciones Buffer Un buffer es una mezcla de un ácido débil y su base conjugada (o viceversa), que resiste cambios en el pH Ejemplo: Si se añade un ácido Si se añade una base Otro ejemplo clásico de un sistema amortiguador o Buffer es

Ejercicios

Ejercicio 1 Determina el pH de una disolución de amoniaco 0,020 M sabiendo que está ionizado en un 4 % A 25 ºC una disolución 10–3 M de amoniaco está ionizada en un 13 %. Calcula la concentración de las diferentes especies en equilibrio y la constante de ionización del amoniaco.

Ejercicio 2 Una botella de reactivo contiene una disolución acuosa de tetraoxosulfato (VI) de dihidrógeno (ácido sulfúrico H2SO4 ), diluido al 49% en peso, que presenta una densidad de 1,15 g/cm3. ¿Cuál es la molaridad del ácido? ¿Cuál es el pH de la disolución? Dato: La 1° constante de acidez de H2SO4 (Ka1) es >> 1 (acido fuerte), y la 2ª constante de acidez (Ka2) es 1,2·10–2.

Ejercicio 3 Se disuelven 6,8 g de amoníaco en la cantidad de agua necesaria para obtener 500 mL de disolución. Calcule el pH de la disolución.

Ejercicio 4 Calcula el pH de 800 mL de disolución acuosa 0,1 M de etanoico (ácido acético). La constante de disociación de este ácido orgánico a 25°C es de 1,76·10–5.

Ejercicio 5 Las especificaciones de la etiqueta de un frasco de ácido acético (etanoico) comercial son las siguientes: densidad, 1,2 g/ml; riqueza, 40 % en peso. Calcula: a) ¿Qué volumen de dicho ácido hay que tomar para preparar un litro de disolución 0,1 M? b) ¿Cuál será el pH de la disolución obtenida? (Datos: masas atómicas: C = 12, O = 16, H = 1; Ka = 1,8 x 10–5.)

Ejercicio 6 A 25°C, una disolución 0,1 M de amoníaco tiene un pH de 11,12. Determina la constante de basicidad del amoníaco y la de acidez del ion amonio.

Ejercicio 7 7. ¿Qué volumen de una disolución de Ba(OH)2 de pH = 14 será necesario para preparar un litro de otra de pH=12 y cuántos mg de Ba(OH)2 por litro tendrá esta última?

Ejercicio 8 8. En un laboratorio se tienen dos matraces, uno conteniendo 15 mL de HCl cuya concentración es 0,05 M y el otro 15 mL de ácido etanoico (CH3COOH) de concentración 0,05 M. Calcule: a) El pH de cada una de las dos disoluciones. b) El volumen de agua que debe añadirse a la disolución más ácida para que el pH de las dos sea el mismo. Dato. Ka (CH3COOH) = 1,8·10–5.

Ejercicio 9 El ácido fluoroacético tiene una Ka = 2,6 x 10–3 ¿Cuál será la concentración de ácido necesaria para que [H+] sea 2 x 10–3 M?

Ejercicio 10 La realización de un ejercicio físico da lugar a la formación de ácido láctico (HLac) en los músculos ¿Cuál sería el pH del fluido muscular cuando la concentración de ácido láctico es de 1,0·10–3 M? Dato. Ka (HLac) = 8,4·10–4.

Ejercicio 11 El ácido fórmico, HCO2H, tiene una constante de disociación, Ka= 2,0·10–4 Calcule el pKa del ácido fórmico. ¿Cuál es el pH de una disolución acuosa 0,10 M de ácido fórmico? Si se añaden 4 litros de agua a 1 litro de esta disolución, ¿cuál será el nuevo valor del pH?