ÁCIDOS POLIPRÓTICOS H3A + H2O H2A- + H3O+ H2A- + H2O HA H3O+

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1 ÁCIDOS POLIPRÓTICOS H3A + H2O H2A- + H3O+ H2A- + H2O HA H3O+ HA2- + H2O A H3O+ H2O + H2O OH H3O+ Kw = 1.0 x = [OH-] x [H3O+] Balance de masa: Ca = [H3A] + [H2A-] + [HA2-] + [A3-] Balance de cargas: [H3O+] = [H2A-] + 2x[HA2-] + 3x[A3-] + [OH-]

2 Tratamiento de sistemas tripróticos para el cálculo de pH:
H3A Si Ka1 > 10 x Ka2 Se trata como ácido débil monoprótico H2A- Anfolito HA2- Anfolito A3- Si Kb1 > 10 x Kb2 Se trata como base débil monofuncional

3 Calcular el pH de una solución de H3PO4 0.100 M
Ka1: 1.1 x Ka2: 7.5 x Ka3: 4.8 x 10-13 H3PO4 + H2O H2PO H3O+ H2PO4 - + H2O HPO H3O+ HPO H2O PO H3O+ H2O + H2O OH H3O+ Kw = 1.0 x = [OH-] x [H3O+] Balance de masa: Ca = [H3PO4] + [H2PO4-] + [HPO42-] + [PO43-] Balance de cargas: [H3O+] = [H2PO4-] + 2 x [HPO42-] + 3 x [PO43-] + [OH-]

4 Ka1: 1.1 x >> x Ka2 = 7.5 x 10-7 Balance de masa: Ca = [H3PO4] + [H2PO4-] + [HPO42-] + [PO43-] Balance de cargas: [H3O+] = [H2PO4-] + 2 x [HPO42-] + 3 x [PO43-] + [OH-] pH = 1.55 Verificación de desprecios: << 10% de [H2PO4-]: 2.81x10-3 M [HPO42-] = 7.5 x 10-8 M, considero [H2PO4-]= [H3O+] << 10% de [H2PO4-]: 2.81x10-3 M

5 Calcular el pH de una solución de Na3PO4 0.100 M
Ka1: 1.1 x Ka2: 7.5 x Ka3: 4.8 x 10-13 Na3PO4 3 Na PO43- PO43- + H2O HPO42- + OH- HPO42- + H2O H2PO4- + OH- H2PO4- + H2O H3PO4 + OH- H2O + H2O OH H3O+ Kw = 1.0 x = [OH-] x [H3O+] Kb1: 2.1 x > x Kb2 : 10 x 1.3 x 10-7

6 Balance de masa: C = [H3PO4] + [H2PO4-] + [HPO42-] + [PO43-]
Balance protónico: [H3O+] + 3 x [H3PO4] + 2 x [H2PO4-] + [HPO42-] = [OH-] pOH = 1.44 pH = 12.56 Verificación de desprecios:

7 BASES POLIFUNCIONALES
B + H2O BH OH- BH+ + H2O BH OH- H2O + H2O OH H3O+ Kw = 1.0 x = [OH-] x [H3O+] Balance de masa: Cb = [B] + [BH+] +[BH22+] Balance de cargas: [OH-] = [BH+] + 2 x [BH22+] + [H3O+]

8 Tratamiento de sistemas bifuncionales para el cálculo de pH:
Si Kb1 > 10 x Kb2 Se trata como base débil monofuncional BH+ Anfolito BH22+ Si Ka1 > 10 x Ka2 Se trata como ácido débil monoprótico

9 Calcular el pH de una solución de etilendiamina 0.0100 M
Ka1: 1.4 x Ka2:1.17 x 10-10 B: NH2-CH2-CH2-NH2 B + H2O BH OH- BH+ + H2O BH OH- H2O + H2O OH H3O+ Kw = 1.0 x = [OH-] x [H3O+] Kb1: 8.55 x > x Kb2 : 7.1 x 10-7 Balance de masa: C = [B] + [BH+] +[BH22+] Balance de cargas: [OH-] = [BH+] + 2 x [BH22+] + [H3O+]

10 pOH = 3.05 pH = 10.95 Verificación de desprecios: << 10% de [BH+]: 8.83 x 10-5 M 2 x [BH22+] = 2 x 7.10 x 10-8 M << 10% de [BH+]: 8.83 x 10-5 M

11 Calcular el pH de una solución de BH2Cl2 0.0100 M
Ka1: 1.4 x Ka2:1.17 x 10-10 BH22+: NH3+-CH2-CH2-NH3+ BH2Cl2 BH Cl- BH H2O BH H3O+ BH+ + H2O B + H3O+ H2O + H2O OH H3O+ Kw = 1.0 x = [OH-] x [H3O+] Ka1 > x Ka2 Balance de masa: C = [B] + [BH+] +[BH22+] Balance protónico: [OH-] + 2 x [B] + [BH+] = [H3O+]

12 pH = 4.43 Verificación de desprecios: pH = 4.43

13 Grado de disociación en ácidos débiles polifuncionales
H3A + H2O H2A- + H3O+ H2A- + H2O HA H3O+ HA2- + H2O A H3O+ 1 = 0 + 1 + 2 + 3

14

15 Fracción molar en ácidos débiles dipróticos:
H2A + H2O HA- + H3O+ HA- + H2O A H3O+ 1 = 0 + 1 + 2

16

17 Fracción molar en bases débiles bifuncionales:
B + H2O BH OH- BH+ + H2O BH OH- 1 = 0 + 1 + 2

18

19 Fracción molar de las especies de H3PO4 en función de pH
pH=pKa2=7.12 pH=pKa1=1.96 pH=pKa3=12.32

20 Fracción molar de las especies de ácido cítrico en función de pH
pH=pKa2=4.77 pH=pKa1=3.13 pH=pKa3=6.40

21 Fracción molar de las especies de etilendiamina en función de pH
pH=pKa1=6.85 pH=pKa2=9.92

22 Mezcla directa de los componentes de la solución:
Ácido débil + base conjugada HA + H2O H3O A- CTotal = CHA + CA- Base débil + ácido conjugado B + H2O BH OH- CTotal = CB + CBH+

23 Obtención de la especie conjugada por agregado de BF o AF:
Ácido débil en exceso (HA) + base fuerte (BF) Base débil en exceso (B) + ácido fuerte (AF)

24 Obtención del electrolito débil por agregado de AF o BF:
Base conjugada en exceso (A-) + ácido fuerte (AF) Ácido conjugado en exceso (BH+) + base fuerte (BF)

25 Si a 1 L de solución amortiguadora se agrega 1 mmol de NaOH
CHA: M CNaA: M pKa: 4.50 Si a 1 L de solución amortiguadora se agrega 1 mmol de NaOH NaOH Na OH- HA + H2O A H3O+ OH H3O H2O [OH-] + [A-] = [Na+] + [H3O+] [Na+]  [A-]f = M [HA]f = CTotal – [A-]f = 9.00 x 10-3 M desde NaA original y NaOH agregado

26 pH = 4.59 1 mmol NaOH en 1 L de este buffer pH = 0.09 1 mmol NaOH en 1 L de H2O pH = 4.00 1 mmol NaOH en 0.1 L de HCl M pH = 0.05 1 mmol NaOH en 0.1 L de HCl M pH = 5.00

27 Capacidad reguladora – Cálculo
Determinación experimental: “n” el n° de equivalentes de base fuerte o de ácido fuerte agregados por litro de solución reguladora que causan una variación en una unidad del pH. Sólo cuando DpH es pequeño se obtienen resultados aceptables, comparables a los obtenidos con cálculos teóricos de b.