UNT – Valle Jequetepeques – Química Analítica.
EQUILIBRIO ACIDO-BASE 1. INTRODUCCIÓN. La acie! " #asicia e una s"luci$n a menu" es un %act"& imp"&tante en las &eacci"nes químicas. 's e (&an imp"&tancia el us" e am"&ti(ua"&es e un p) a" pa&a mantene& el p) e la s"luci$n en un ni*el esea". Aem+s, l"s equili#&i"s +ci"-#ase s"n imp"&tantes pa&a entene& las titulaci"nes +ci"-#ase l"s e%ect"s l"se%ect"s +ci"s en especies en "lasp&ecipitaci$n. &eacci"nes, p"& e/empl",el"s e las c"mple/amient" 'n el capítul" 0 se esc&i#ie&"n l"s c"ncept"s %unamentales e las c"nstantes e equili#&i". 'n este capítul" se esc&i#i&+n c"n ma"& etalle i*e&s"s c+lcul"s e equili#&i" +ci"-#ase, incluen" +ci"s #ases #iles, 2i&$lisis e sales e +ci"s #ases #iles, am"&ti(ua"&es, +ci"s p"lip&$tic"s sus sales, am"&ti(ua"&es 3si"l$(ic"s. 4e &epasa&+n p&ime&" las te"&ías +ci"#ase el c"ncept" #+sic" e p).
1. D'5INICIÓN 6 T'OR7A4
8CIDO-9A4'.
Un ácido es una sustancia que c"ntiene 2i&$(en" se is"cia en a(ua pa&a p&"uci& i"nes 2i&"ni": );O<. Una base es una sustancia que c"ntiene (&up"s 2i&"=il" se is"cia en a(ua pa&a p&"uci&: O)–. Neutralización es la &eacci$n e un a(ua, i"n )< >);O
H+(ac) + OH–(ac)
H2O(l)
H0reac. = –
55.9 kJ 4e 2an p&"puest" *a&ias te"&ías +ci"-#ase pa&a e=plica& " clasi3ca& las p&"pieaes acíicas " #+sicas e las sustancias. Tal *e! e=ista m+s %amilia&ia c"n la te"&ía e A&&2enius, que s$l" es aplica#le al a(ua. Ot&as te"&ías s"n m+s (ene&ales s"n aplica#les a "t&"s is"l*entes. Aquí se esc&i#en las te"&ías c"munes +ci"#ase.
1 + ( i n a
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a
−¿¿
+¿
!EOR"A DE ARR#ENIUS$ H ¿ %
OH
&
A&&2enius, c"m" estuiante e p"s(&a", int&"u/" una te"&ía &aical en 1EFG >p"& l" cual &eci#i$ el p&emi" N"#el?: que un +ci" es cualquie& sustancia que se i"ni!a >pa&cial " c"mpletamente? en a(ua pa&a a& i"nes e 2i&$(en" >que se as"cian c"n el is"l*ente pa&a a& i"nes 2i&"ni", H+¿O¿ ?: 3
)A <
H2O
H
+¿ ¿
−¿¿
<
H 3O
A
Una #ase se i"ni!a en a(ua pa&a a& i"nes 2i&"=il". Las #ases #iles >pa&cialmente i"ni!aas? p"& l" (ene&al se i"ni!an c"m" si(ue: 9<
H 2O
H
+¿ ¿
<
BH
−¿¿
OH
mient&as que las #ases %ue&tes c"m" l"s 2i&$=i"s met+lic"s >p"& e/empl", NaO)? se is"cian c"m": M ( OH )n
<
H 2O
n +¿ M
¿
<
−¿ ¿
nOH
'sta te"&ía "#*iamente se &est&in(e al a(ua c"m" is"l*ente. b
!EOR"A DE LOS SIS!E'AS DE D ISOL(EN!ES$ CA!IONES % ANIONES DEL DISOL(EN!E&
'n 1F, 5&anBlin int&"u/" el c"ncept" e sistemas e is"l*entes pa&a +ci"s #ases. 'sta te"&ía &ec"n"ce la i"ni!aci$n e un is"l*ente pa&a a& un +¿ −¿ cati$n un ani$nK p"& e/empl", @ H O H H O¿ < OH ¿ " @ 2
3
NH 3
+¿
¿
−¿
¿
H NH < NH . Un +ci" se e3ne c"m" un s"lut" que a el cati$n el is"l*ente, en tant" que una #ase es un s"lut" que a el ani$n el is"l*ente. Así, N)GCl es un +ci" 4
2
@ + ( i n a
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%ue&te en am"niac" líqui" >i(ual que el )Cl en a(ua: )Cl < H 2O
H
+¿
H3O
¿
<
−¿ ¿ HCl
?, mient&as que el Na
NH 2
es una
#ase %ue&te en am"niac" >simila& al NaO) en a(ua?K est"s "s c"mpuest"s se i"ni!an pa&a a& el cati$n el ani$n el is"l*ente, &especti*amente. 'l etan"l se i"ni!a c"m" si(ue: @ C2 H 5 OH
s"i", NaO
c
H
+¿ ¿ C 2 H 5 OH 2
C2 H 5
<
−¿ ¿ C2 H 5 O
. "& tant", el et$=i" e
es una #ase %ue&te en este is"l*ente.
!EOR"A DE BR )NS!ED-LO*R%$ ACE +!ANDO % CED IENDO +RO!ONES&
La te"&ía e l"s sistemas e is"l*entes es aecuaa pa&a is"l*entes i"ni!a#les, pe&" n" es aplica#le pa&a &eacci"nes +ci"-#ase en is"l*entes n" i"ni!a#les, c"m" el #encen" " el i"=an". 'n 1F@;, 9&nste L"M& esc&i#ie&"n p"& sepa&a" l" que a2"&a se c"n"ce c"m" te"&ía e 9&nste-L"M&. 'sta te"&ía s"stiene que un +ci" es cualquie& sustancia que puee "na& un p&"t$n, una #ase es cualquie& sustancia que puee acepta& un p&"t$n. Así, se puee esc&i#i& una meia &eacci$n: +¿
8ci" P H ¿ < #ase 'l +ci" la #ase e una meia &eacci$n se llaman pa&es c"n/u(a"s. L"s p&"t"nes li#&es n" e=isten en s"luci$n, e#e 2a#e& un acept"& e p&"t"nes >#ase? antes e que un "na"& e p&"t"nes >+ci"? li#e&e su p&"t$n. 's eci&, e#e 2a#e& una c"m#inaci$n e "s meias &eacci"nes. 'n la ta#la .1 se ilust&an al(unas &eacci"nes +ci"-#ase en i%e&entes is"l*entes. 'n el p&ime& e/empl", el i"n acetat" es la #ase c"n/u(aa el +ci" actic", el i"n am"ni" es el +ci" c"n/u(a" el am"niac". L"s p&ime&"s cuat&" e/empl"s &ep&esentan la i"ni!aci$n e un +ci" " una #ase en un ; + ( i n a
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is"l*ente, en tant" que l"s "t&"s &ep&esentan una &eacci$n e neut&ali!aci$n ent&e un +ci" una #ase en el is"l*ente. !abla ,$ Reacciones ácido-base de Bronsted&
4e(n la e3nici$n ante&i"&, es e*iente que una sustancia n" puee actua& c"m" +ci" a men"s e que est p&esente una #ase pa&a acepta& p&"t"nes. Así, l"s +ci"s su%&i&+n i"ni!aci$n c"mpleta " pa&cial en is"l*entes #+sic"s, c"m" el a(ua, el am"niac" líqui" " el etan"l, epenien" e la #asicia el is"l*ente e la %"&tale!a el +ci", aunque, en is"l*entes neut&"s " ine&tes, la i"ni!aci$n se&+ insi(ni3cante. "& "t&" la", la i"ni!aci$n en el is"l*ente n" es un &equisit" p&e*i" pa&a una &eacci$n +ci"-#ase, c"m" en el ltim" e/empl" e la ta#la, "ne el +ci" píc&ic" &eacci"na c"n anilina. d
!EOR"A DE LE *IS$ ACE +!ANDO % CED IENDO +ARES DE ELEC!RONES&
Tam#in en 1F@;, S. N. LeMis int&"u/" la te"&ía elect&$nica e l"s +ci"s las #ases. 'n la te"&ía e LeMis, un +ci" es una sustancia que puee acepta& un pa& e elect&"nes, una #ase es una sustancia que puee "na& un pa& e elect&"nes. La se(una a menu" c"ntiene un "=í(en" " un nit&$(en" c"m" "na"& e elect&"nes. Así, sustancias que n" c"ntienen 2i&$(en" p"&ían se& incluias c"m" +ci"s. '/empl"s e &eacci"nes +ci"-#ase en la te"&ía e LeMis s"n las si(uientes: G + ( i n a
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'n el se(un" e/empl", el cl"&u&" e alumini" es un +ci" el te& es una #ase.
@. LA CON4TANT' D' DI4OCIACIÓN D' LO4 8CIDO4 >A?. L"s +ci"s %ue&tes se is"cian c"mpletamente en sus i"nes en a(ua:
HA(g o l) + H2O(l)
H3O+(ac) + A–
'n una s"luci$n iluia e un +ci" %ue&te, *i&tualmente n" 2a m"lculas e )A: );O< P )Ainic (ac) " )Aeq P
+ – en equili#&i", Qc P c Q = [H O ][A ] c e/., el[HA][H 3 nít&ic": 1 );O<>ac? < NO;– "& +ci" < )@O>l? 2O])NO; >l?WW >ac?
+ ( i n a
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L"s +ci"s #iles se is"cian mu li(e&amente en sus i"nes en a(ua:
)A>ac? < )@O>ac?
);O<>ac? < A–>ac?
'n una s"luci$n iluia e un +ci" #il, la ma"&ía e las m"lculas e )A n" se is"cian: );O< XX )Ainic " )Aeq P )Ainic
[H3O+][A–] [HA][H2O]
en equili#&i", Qc P c XX 1 ;. 'L 4ISNI5ICADO D' A, LA CON4TANT' D' DI4OCIACIÓN D'L 8CIDO.
Qc =
a&a la i"ni!aci$n e un +ci", )A:
#A.a/c 0 #1O.l 2
#3O0.ac 0 A4.ac
[H O+] [A–] Kc = 3 [H O] [HA] 2 C"m" la c"ncent&aci$n e a(ua es alta n" cam#ia si(ni3cati*amente u&ante la &eacci$n, su *al"& es a#s"&#i" en la c"nstante. "& tant":
Kc =
[H3O+] [A-] [HA]
A ma"& %ue&!a el +ci", ma"& es la ) ;O< en el equili#&i", ma"& es la Ka :
5cido 6ás 7uerte 2 alta 8#3O09 2 6a:or Ka
0 + ( i n a
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−2
a&a un +ci" #il c"n una a &elati*amente alta >Y 10 ?, una s"luci$n 1 Z tiene Y1[ e las m"lculas e )A is"ciaas. −5
a&a un +ci" #il c"n una a m"e&aa >Y 10 ?, una s"luci$n 1 Z tiene Y .;[ e las m"lculas e )A is"ciaas. a&a un +ci" #il c"n una a &elati*amente #a/a >Y
−10 10
?, una
s"luci$n 1 Z tiene Y .1[ e las m"lculas e )A is"ciaas.
G. CLA4I5ICACIÓN D' LA 5U'R\A R'LATIVA D' 8CIDO4 6 9A4'4.
5cidos 7uertes. )a "s tip"s e +ci"s %ue&tes: L"s 2i&+ci"s )Cl, )9& )I.
+ ( i n a
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L"s "=i+ci"s en l"s cuales el nme&" e +t"m"s e O e=cee el
nme&" e +t"m"s e ) i"ni!a#les p"& "s " m+s, c"m" )NO;, )@4OG )ClOG. 5cidos d;biles. )a muc2"s m+s +ci"s #iles que %ue&tes. L"s cuat&" tip"s c"n e/empl"s, s"n: 'l 2i&+ci" )5. Aquell"s +ci"s en l"s cuales en ) n" est+ uni" al O " al
c"m" )@4. 2al$(en", O=i+ci"s en l"s )CN cuales el nme&" e +t"m" e O i(ualan " e=ceen un" el nme&" e +t"m"s e ) i"ni!a#les, c"m" )ClO, )NO@ );OG. L"s +ci"s "&(+nic"s >%$&mula (ene&al RCOO)?, c"m" el C);COO) C0)COO). Bases 7uertes. C"mpuest"s s"lu#les que c"ntienen i"nes e O@– " O)– s"n #ases %ue&tes. L"s cati"nes s"n usualmente aquell"s e l"s metales m+s acti*"s: Z@O " ZO), "ne Z P metales el (&up" 1A>1? >Li, Na, , R#,
Cs? ZO " Z>O)?@, "ne Z P metales el (&up" @A>@? >Ca, 4&, 9a?
Z(O Z(>O)?@ s"n s$l" li(e&amente s"lu#les, pe&" la p"&ci$n s"lu#le se is"cia c"mpletamente. Bases d;biles& Zuc2"s c"mpuest"s c"n nit&$(en" &ic" en elect&"nes s"n #ases >n" s"n #ases e A&&2enius?. La ca&acte&ística c"mn en la est&uctu&a es un +t"m" e N que tiene un pa& e elect&"nes li#&e en su est&uctu&a e LeMis. Am"niac" >N);?. Aminas >%$&mula (ene&al RN)@, R@N), R;N?, c"m" la
C);C)@N)@, >C);?@N), >C;)?;N C)N. . AUTOIONI\ACIÓN D'L ASUA.
Kc =
H O +H O 2 (l) 2 (l) + – [H3O ][OH ] 2 [H2O]
→
+ – H O + OH 3
E + ( i n a
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'l i"n p&"uct" el a(ua, M: Kc8#1O91 < K= < 8#3O098O#49 < &, > ,4? .a 1@C
a&a a(ua pu&a las c"ncent&aci"nes e i"nes );O< O)– e#en se& i(uales: );O< P O)– P
√ 1.0 x 10 – 14
La m"la&ia el a(ua pu&a es:
P 1. = 1 – M >a @]C?
1000 g / l 18.02 g / mol
P
. Z.
0. Ca&+cte& +ci"-#ase la escala p)
'n quea&+n s"luci"ness"l"s +cias, l"s p&"t"nes s"n li#e&a"s en p"siti*a la s"luci$n n" e#i" a su (&anque ensia e ca&(a tama^" peque^". _st"s se&+n at&aí"s a l"s elect&"nes ca&(a"s ne(ati*amente en l"s +t"m"s e "=í(en" en a(ua, pa&a %"&ma& i"nes 2i&"ni".
#0.ac 0 #1O.l < #3O0.l 8#09 < 8#3O09 a&a mane/a& *a&iaci"nes mu (&anes en las c"ncent&aci"nes el i"n ) en s"luci"nes acu"sas se usa la escala e p), que c"nsiste en:
p) P –l"();O< `Cu+l es el p) e una s"luci$n que es 1–1@ Z en i"n 2i&"ni" < ;
p) P –l"() O P >–1?l"( 1
–1@
P >–1?>–1@? P 1@
`Cu+l es el p) e una s"luci$n que es .; = 1–F Z en );O<
F + ( i n a
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p) P –l"(>.; = 1–F? P –1>l"( .; < l"( 1 –F? P –1>.E0;?< >–F? P E.1G p) e una s"luci$n neut&a P . p) e una s"luci$n +cia X . p) e una s"luci$n #+sica W . . C8LCULO D' );O<, ), O)– 6 O). +roble6a$ Un químic" ilue +ci" cl"&2í&ic" c"ncent&a" pa&a 2ace& "s s"luci"nes: a? ;. M b? .@G M. Calcula& );O<, p), O)– pO) e las "s s"luci"nes a @]C. +lan$ 4a#em"s que el +ci" cl"&2í&ic" es un +ci" %ue&te, ent"nces se is"cia c"mpletamente en a(uaK p"& tant", );O< P )Clinic.. 4e usa );O< pa&a calcula& la O)–, el p) pO).
Solución$
);O< P 3&, M 4,&?
a?
O)– P
p) P –l"();O< P –l"(>;.? P P 3&333 > , 4@ M
P
pO) P –l"(>;.;;; = 1–1? P 1. – .G P ?&@13 );O< P ,&,,1? M P 1&1
b?
O)– P
H 3 O +¿ ¿ KW ¿
P
p) P –l"() ;O< P –l"(>.@G? −14 1 x 10
0.0024
P ?& > ,4, M
pO) P –l"(>G.10 = 1–1? P 1. – .01FE P &3 E. D'5INICIÓN 8CIDO-9A4' D' 9RbN4T'D-LOR6. 1 + ( i n a
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Un +ci" es un donador de Frotones, cualquie& especie que "na un i"n ) <. Un +ci" e#e c"ntene& ) en su %$&mulaK p"& e/empl", )NO; ) @OG–. T""s l"s +ci"s e A&&2enius s"n +ci"s e 9&nsteL"M&. Una #ase es un aceFtor de Frotones, cualquie& especie que acepta un i"n )<. Una #ase e#e c"ntene& un pa& e elect&"nes li#&es uni"s <
@–
–
–
; al i"n ) K al(un"s , CO; ,pe&" 5 t"as O) . las Las#ases #asese e 9&nste-L"M& n" e/empl"s s"n #asess"n e N) A&&2enius, – A&&2enius c"ntienen la #ase O) e 9&nste-L"M&.
"& tant", ese la pe&specti*a e 9&nste-L"M&, una e las especies "na un p&"t$n la "t&a especie l" acepta: una &eacci$n +ci"-#ase es p&"ces" e t&ans%e&encia e elect&"nes. L"s +ci"s "nan un p&"t$n al a(ua. Las #ases aceptan un p&"t$n el a(ua.
F. ID'NTI5ICACIÓN D' AR'4 CONJUSADO4 8CIDO-9A4'. +roble6a$ Las si(uientes &eacci"nes químicas s"n imp"&tantes en p&"ces"s inust&iales. Ienti3que l"s pa&es c"n/u(a"s +ci"-#ase. a?
)4OG–>ac? < CN–>ac?
4OG@–>ac? < )CN>ac?
b?
ClO–>ac? < )@O>l?
)ClO>aqc? < O)–>ac?
c?
4@–>ac? < )@O>ac?
)4–>aqc? < O)–>ac?
+lan$ a&a enc"nt&a& l"s pa&es c"n/u(a"s, enc"nt&am"s las especies que "nan un )< las especies que l" aceptan. 'l +ci" >" #ase? a la i!quie&a se c"n*ie&te en su #ase c"n/u(aa >" +ci"? a la e&ec2a. Solución$ a? 'l p&"t$n es t&ans%e&i" el sul%at" al cianu&", p"& tant": #SO?4.acGSO?14.ac? CN4.acG#CN.ac ? s"n l"s pa&es +ci"-#ase. 11 + ( i n a
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b?
'l a(ua cee un p&"t$n al ani$n 2ip"cl"&it", p"& tant": ClO4.acG#ClO.ac #1O.l G O#4.ac ? s"n l"s pa&es +ci"-#ase.
c?
Un" e l"s p&"t"nes e a(ua se t&ans3e&e al i"n sul%u&", p"& tant": S14.acG#S4.ac #1O.lGO#4.ac? s"n l"s pa&es +ci"-#ase.
1.
R'4OLUCIÓN D' RO9L'ZA4 D' 'QUILI9RIO4 8CIDO D_9IL.
)a "s tip"s (ene&ales e p&"#lemas e equili#&i" que implican +ci"s #iles sus #ases c"n/u(aas: Daas las c"ncent&aci"nes e equili#&i", enc"nt&a& Ka. Daa la Ka al(una in%"&maci$n e c"ncent&aci$n, enc"nt&a& las
"t&as
c"ncent&aci"nes e equili#&i".
El 6;todo de resolución del Froble6a 'sc&i#a la ecuaci$n #alanceaa la e=p&esi$n e
KaK est" le i&+ l" que quie&e enc"nt&a&. De3na x c"m" la c"ncent&aci$n esc"n"cia que cam#ia u&ante la &eacci$n. 5&ecuentemente, x P )Ais"c., la c"ncent&aci$n e )A que se is"cia, la cual, meiante el esta#lecimient" e cie&tas sup"sici"nes, ) ;O< A– tam#in s"n i(uales en el equili#&i". C"nst&ua una ta#la e &eacci$n que inc"&p"&e las inc$(nitas. )a(a sup"sici"nes pa&a simpli3ca& el c+lcul", usuall (ene&almente que x es mu peque^a c"n &espect" a la c"ncent&aci$n inicial.
4ustitua l"s *al"&es en la e=p&esi$n e Ka espe/e x. Re*ise que las sup"sici"nes sean /usti3caas. Aplicam"s la &e(la el
[K si el *al"& e x es ma"& que [ el *al"& c"n el que se le c"mpa&a, e#e usa&se la %$&mula cua&+tica pa&a enc"nta& x.
El siste6a de notación . La c"ncent&aci$n m"la& e caa especie se muest&a ent&e c"&c2etes al&ee"& e las especies e inte&s. L"s c"&c2etes que n" tienen su#ínice se &e3e&en a las c"ncent&aci"nes m"la&es e la especie en equili#&i". Las suFosiciones. D"s sup"sici"nes cla*e pa&a simpli3ca& la a&itmtica s"n: 1@ + ( i n a
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La ) ;O< e la aut"i"ni!aci$n el a(ua es insi(ni3cante. De
2ec2", la p&esencia e +ci" en s"luci$n impei&+ la aut"i"ni!aci$n el a(ua, l" que "casi"na&+ que sea men"s imp"&tante. Un +ci" #il tiene una Ka peque^a. "& tant", se is"cia en una meia tan peque^a que p"em"s esp&eci a& el cam#i" en su c"ncent&aci$n pa&a enc"nt&a& su c"ncent&aci$n en el equili#&i". D'T'RZINACIÓN D' LA KA D' UN 8CIDO D_9IL A ARTIR D'L ) D' 4U 4OLUCIÓN.
11.
+roble6a$ 'l +ci" 2ip"cl"&"s", un +ci" #il, se %"&ma en s"luci"nes #lanquea"&as. 4i el p) e una s"luci$n .1@ M e )ClO es G.1F, `cu+l es el *al"& e la Ka e este +ci" #il. +lan$ C"n la )ClO inicial el p) c"n"ci"s, p"&em"s enc"nt&a& la );O< , p"& tant", la c"ncent&aci$n el i"n 2ip"cl"&it"K ent"nces esc&i#im"s la &eacci$n la e=p&esi$n pa&a Ka &es"l*em"s i&ectamente.
Solución$
C+lcul" e );O< :
);O< P 1–p) P 1–G.1F P 0.G0 = 1– M
C"ncent&aci$n >M? )ClO>ac? Inicial
.1@
Cam#i" 'quili#&i"
)@O>l? H );O<>ac? < ----
.1@ – x
----
ClO–>ac?
1 = 1–
----
–x
<
<
----
< X 1 = 1–
x
<
; 4up"sici"nes: );Z O – =PP).1@ O )ClO sup"nem"s .1@ Z. c"m" )ClO es un +ci" #il,
)ClO>ac? < )@O>l? H );O<>ac? < ClO–>ac? 1; + ( i n a
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= P );O< P )ClO P 0.G0 = 1– Z H 3 O +¿ [ ClO – ]
¿ ¿ ¿
a P
( 6.46 x 10 – 5 M )( 6.46 x 10 – 5 M )
P
0.12 M
P ;GE = 1–
1
a P ;.GE = 1 –E
'n l"s li#&"s e te=t" apa&ece c"m": ;. = 1 –E
ReHisión$ a&a );O<el a(ua :
1 x 10
−7 M
= 1 P .1[
6.46 x 10 – 5 M
La
sup"sici$n es c"&&ecta. a&a )ClOis"c :
1@.
6.46 x 10 – −5 M 0.12 M
= 1 P .;E = 1 –G [.
D'T'RZINACIÓN D' CONC'NTRACION'4 A ARTIR D'KA 6 LA )A
INICIAL.
+roble6a$ 'l +ci" 2ip"cl"&"s" es un +ci" #il usa" en <
M
#lanquea"&es. `Cu+l es la ) ;O e una s"luci$n .1@ P ;. = 1–E.
K
)ClO
a
+lan$ De#e 2alla&se );O<. 4e esc&i#e p&ime&" la ecuaci$n #alanceaa la e=p&esi$n pa&a Ka espe/am"s pa&a la c"ncent&aci$n el i"n 2i&"ni".
Solución$
)ClO>ac? < )@O>l? H );O<>ac? < ClO –>ac? H 3O
a P
ClO –
+¿¿ [ ¿ ¿
]
P ;. = 1–E.
1G + ( i n a
UNT – Valle Jequetepeques – Química Analítica.
Concentración .M
#ClO
Inicial
.1@
Cam#i"
–x----
'quili#&i"
a P
( x )( x ) 0.125 – x
K
ClO4
<
x
sea .1@ – x P .1@ K x
P .001 = 1
x
----
P ;. = 1-EK –E
#3O0
----
.1@ – x
= 1 1;.
#1O
x
x@
P .G;
–G
LA DI4OCIACIÓN A4O A A4O D'L 8CIDO 5O45ÓRICO.
'l +ci" %"s%$&ic" es un +ci" #il n"&malmente s$l" cee un p&"t$n en s"luci$n, pe&" cee&+ l"s t&es cuan" &eacci"na c"n una #ase %ue&te c"n cal"&. La c"nstante e i"ni!aci$n se "#tiene p"& c"mpa&aci$n.
);OG >ac? < )@O>l?
H )@OG–>ac? < );O<>ac?
)@OG–>ac? < )@O>l? H )O G@–>ac? < );O<>ac? )OG@–>ac? < )@O>l? H OG;->ac? < );O<>ac? #3+O? .ac 0 3 #1O.l
1G.
+O?34.ac 0 3 #3O0.ac
D'T'RZINACIÓN D'L ) A ARTIR D'K9 6 LA 9 INICIAL.
+roble6a$ 'l am"niac" se usa c"mnmente c"m" a(ente limpia"& "mstic" es una #ase #il, c"n K# e 1.E = 1-. `Cu+l es el p) e una s"luci$n 1. M N); +lan$ 'l am"niac" &eacci"na c"n a(ua pa&a %"&ma& O) –, así se calcula la );O< el p). La ecuaci$n #alanceaa la e=p&esi$n e K# s"n: 1 + ( i n a
UNT – Valle Jequetepeques – Química Analítica.
N); >ac? < )@O>l? H N)G<>ac? < O)–>ac? NH 4 +¿ [ OH – ]
K#
Concentración .M
¿ ¿ ¿
P N#3
N#?0
#1O
Inicial
1.
O#4
----
Cam#i"
–x---
'quili#&i"
1. – x
<
x
----
x
x
)acien" la sup"sici$n: c"m" K#es peque^": 4ustituen" en la e=p&esi$n e
K#
P
¿ ¿ ¿
( x )( x )
P
=@ P @. = 1– P @ = 1–0
x
M–
= P 1.
M
espe/an" x:
NH 4 +¿ [ OH – ]
K#
1.
1.5
P 1.E = 1–
P .@ = 1–; P O)– P N)G<
C+lcul" el p):
);O< P
Kw
[ OH – ]
P
1.0 x 10 – 14 5.20 x 10 − 3
P 1.F@ = 1–1@.
pH = –log[H3O+] = –log (1.92 x 10 –12) = 12.000 – 0.283 pH = 11.72
1.
LA R'LACIÓN 'NTR' KA 6 K9 D' UN AR CONJUSADO 8CIDO-9A4'. 10 + ( i n a
UNT – Valle Jequetepeques – Química Analítica.
8ci" 9ase
)A < )@O
H
A– < )@O
H
);O< < A– )A < O)–
);O< < O)–
@ )@O
H 3 O +¿ [ A – ]
¿¿ ¿
);O< O)– P KM
P
Ka
HA
= [ =
OH –
[ ][A – ]
]
K#
a P G. = 1 –G a&a )NO@ K#
P @.@ = 1 –11
10.
Ka
=
K#
P >G. = 1–G?>@.@ = 1–11? P F.F = 1–1
" Y 1 = 1–1 P 1 = 1–1G P KM
D'T'RZINACIÓN D'L ) D' UNA 4OLUCIÓN D' A–.
+roble6a$ 'l cianu&" e s"i" en a(ua puee p&"uci& una s"luci$n #+sica. `Cu+l es el p) e una s"luci$n .@ M el NaCN Ka e )CN P G. = 1–1. +lan$ De#em"s enc"nt&a& el p) e una s"luci$n el i"n cianu&", CN –, que acta c"m" una #ase en a(ua:
CN–>ac? < )@O>l? H
# P
)CN
>ac?
< O)–>ac?
[ HCN ][ OH – ] [ CN – ]
1 + ( i n a
UNT – Valle Jequetepeques – Química Analítica.
Solución$ )acien" la ta#la e &eacci$n: CN4
Concentración .M
Inicial
#1O
.@
Cam#i"
----
–---x
'quili#&i"
<
.@ – x
----
#CN
O#4
x
x
x
Despe/an" pa&a K#: K#
P
Kw Ka
P
1.0 x 10 – 14 4.0 x 10 – 10
P @. = 1–
9a/" el si(uiente supuest": C"m" K# es peque^a, .@ M – x P .@ 4ustituen" en la e=p&esi$n pa&a K# espe/an" pa&a x:
M
# P
[ HCN ][ OH – ] [ CN – ]
=@ P 0.@ = 1–0
P @. = 1– P x
( x )( x ) 0.25
P @. = 1–; P O)–
espe/an" pa&a el p): Kw
);O< P [ OH – ]
P
1.0 x 10 – 14
−3
2.50 x 10
P G. = 1–1@.
p) P –l"();O< P –l"(>G. = 1–1@? P 1@. – .0@ P &?, 1.
R'DICCIÓN D' LA ACID'\ R'LATIVA D' 4OLUCION'4 4ALINA4.
+roble6a$ Dete&mina& si una s"luci$n acu"sa e nit&it" e 2ie&&">III?, 5e>NO@?;, es +cia, #+sica " neut&a. +lan$ La %$&mula c"nsiste el cati$n 5e ;< peque^", altamente ca&(a" p"& tant" #ilmente +ci" el ani$n NO @– #ilmente #+sic" el +ci" #il )NO @. a&a ete&mina& la acie! &elati*a e la s"luci$n, esc&i#im"s p&ime&" las ecuaci"nes que muest&an las &eacci"nes e l"s i"nes c"n a(ua, lue(" enc"nt&am"s Ka K# e l"s i"nes pa&a *e& cu+l i"n &eacci"na m+s. 1E + ( i n a
UNT – Valle Jequetepeques – Química Analítica.
Solución$ 'sc&i#im"s las &eacci"nes c"n a(ua:
5e>)@O?0;<>ac? < )@O>l? H 5e>)@O?O)@<>ac? < );O<>ac? NO@–>ac? < )@O>l? H )NO @>ac? < O)–>ac? O#tenem"s Ka K# e l"s i"nes: pa&a 5e;<>ac?
Ka
P 0 = 1 –;.
a&a NO@–>ac?, K# "#tenem"s: Kw
K#
1.0 x 10 – 14
K a de HNO 2
e NO @– P P
P
7 . 1 x 10− 4
P 1.G = 1–11
C"m" la Ka e 5e;< W K# e NO@-, la s"luci$n es ácida. 1E.
DONACIÓN D'L AR 'L'CTRÓNICO 6 LA D'5INICIÓN 8CIDO-9A4' D' L'I4.
La e3nici$n +ci"-#ase e LeMis: Una base es cualquie& specie que dona un pa& e elect&"nes. Un ácido es cualquie& specie que acepta un pa& e elect&"nes.
L"s p&"t"nes actan c"m" +ci"s e LeMis al acepta& un pa& e elect&"nes "na" p"& una #ase: 9 < )< H 9d)< 'l p&"uct" e cualquie& &eacci$n +ci"-#ase e LeMis se en"mina aducto, una especie nica que c"ntiene un nue*" enlace c"*alente: Una #ase e LeMis es un pa& e elect&"nes pa&a "na&. Una +ci" e LeMis es un "&#ital *ací".
1F.
CATION'4 Z'T8LICO4 COZO 8CIDO4 D' L'I4. Z@<
<
G )@O>l?
H
Z>)@O?G@<
L"s i"nes met+lic"s pueen acepta& pa&es e elect&"nes e las m"lculas el a(ua pa&a %"&ma& c"mple/"s. Un e/empl" es el níquel, que %"&ma un auct" c"n a(ua pa&a %"&ma& un c"mple/" 2e=a2i&ata": Ni@<
<
0 )@O>l?
H
Ni>)@O?0@<>ac? 1F + ( i n a
UNT – Valle Jequetepeques – Química Analítica.
'l am"niac" es una #ase m+s %ue&te que el a(ua p"&que espla!a a(ua e un i"n 2i&ata" cuan" se aici"na am"niac" acu"s": Ni>)@O?0@<>ac? < 0 N); >ac? H
Ni>N)
@< ; 0 >ac?
?
< 0 )@O>ac?
Zuc2as #i"m"lculas esenciales s"n auct"s e LeMis c"n i"nes met+lic"s La cl"&"3la es una un auct" e LeMis unun i"ni"n @< cent&al Z(cent&ales. . La *itamina 9 1@ tiene est&uctu&a simila&ec"n cent&al C" ;<, c"m" sucee c"n la 2eme, c"n un i"n cent&al e 5e @<. Ot&"s metales c"m" \n@<, Z"@< Cu@< est+n enla!a"s al siti" acti*" e las en!imas pa&ticipan en la acci$n catalítica *i&tualmente p"& su acie! e LeMis. @.
ID'NTI5ICACIÓN D' 8CIDO4 6 9A4'4 D' L'I4.
&"#lema: Ienti3ca& l"s +ci"s #ases e LeMis en las &eacci"nes: a?
5– < 95; H 95G–
b?
C"@< < 0 )@O
c?
N); < )<
H C">)@O?0@<
H N)G<
+lan$ '=aminam"s las %$&mulas pa&a *e& cu+l especie acepta el pa& e elect&"nes >+ci" e LeMis? cu+l l" "na >#ase e LeMis? en las &eacci"nes. Solución$ 'l 95; acepta un pa& e elect&"nes el i"n "&u&". 95; es el +ci" 5– es
la #ase.
'l i"n C"@< acepta l"s pa&es e elect&"nes e las m"lculas e a(ua. C" @<
es el +ci" ) @O es la #ase.
'l i"n )< acepta el pa& e elect&"nes e la m"lcula el am"niac". ) < es
el +ci" el a(ua es la #ase.
@ + ( i n a
UNT – Valle Jequetepeques – Química Analítica.
@1. o
o
o
o
o
o
9I9LIOSRA57A
R. S. 9ates, C"ncept an Dete&minati"n "% p), en I. Z. "lt2"f . J. 'l*in(, es., T&eatise "n Analtical C2emist&, pa&te I, *"l. 1, Nue*a 6"&B: ile-Inte&science,1FF, pp. ;01-G1. N. . S"", S. D. in(et, . inte&, T. N. C"nnall, 4. I!aMa R. Z. Z. 4in(2, )&"(en I"n 9ufe&s %"& 9i"l"(ical Resea&c2, 9i"c2emist&, >1F00? G0. D. '. Suef&" >e.?, A Suie %"& t2e &epa&ati"n an Use "% 9ufe&s in 9i"l"(ical 4stems, La J"lla, Cali%"&nia: Cal#i"c2em, 1F. Z. "lt2"f, C"ncepts "% Acis an 9ases, en I. Z. "lt2"f . J. 'l*in( >es.?, T&eatise "n Analtical C2emist&, pa&te I, *"l. 1, Nue*a 6"&B: ileInte&science,1FF, pp. G-G@. Sa& D. C2&istian. QUIZICA ANAL7TICA. 0g eici$n. 'it"&ial Zc S&aM )ill. &incipi"s e Química Analítica. Z Valca&cel. ' 4p&in(e&-Ve&la( I#&ica. 9a&cel"na @.
@1 + ( i n a
