GUÍA N°3 CONSTANTE DE IONIZACIÓN DE UN ÁCIDO DÉBIL. DÉBIL.
2018-II
Laboratorio N°2: Constante de ionización de un ácido débil. LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA INORGÁNICA - UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ
QUÍMICA INORGÁNICA 2018 - II
LABORATORIO N º 3 CONSTANTE DE IONIZACIÓN DE UN ÁCIDO DÉBIL.
I.
OBJETIVOS
Conocer la importancia del porcentaje de ionización de los ácidos y bases débiles.
Calcular el porcentaje de ionización de un ácido débil a diferentes concentraciones.
Determinar el porcentaje de error entre la constante de acidez teórica y la experimental.
II. FUNDAMENTO TEÓRICO ÁCIDOS Y BASES. Los ácidos y bases se pueden clasificar en fuertes y débiles. Son ácidos y bases débiles porque se caracterizan que al ser disueltos en agua no se disocian completamente sino que habrá un equilibrio entre iones generados y partículas sin disociar. Otra característica de los ácidos y bases débiles es que NO son buenos conductores de la electricidad debido a que existen pocos iones en la solución, también este tipo de ácidos y bases son denominados electrolitos débiles. (CARDENAS, 2005) En la figura N°1, se puede observar la comparación en cuanto a la disociación de iones al ser disueltos en agua un ácido fuerte y un ácido débil.
ELECTROLITO FUERTE
ELECTROLITO DÉBIL
FIGURA 1: Disociación de iones
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QUÍMICA INORGÁNICA 2018 - II A continuación, en la figura N° 2 se listan los principales ácidos y bases, clasificándolos en fuertes y débiles.
Ácidos
Bases
Ácidos Fuertes:
Bases Fuertes: - LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)2, Sr(OH)2 y Ba(OH)2.
- HCl, HBr, HI, H2SO4, HNO3 y HClO4.
Ácidos Débiles:
Bases Débiles:
- HIO3 ,H2SO3 ,HClO2, H3PO4 , H2SO3 ,CH3COOH, HF, HCN y otros.
-NH3, N(CH3)3 , N(C2H5)3 y Úrea CO(NH2)2 .
FIGURA N°2: Ácidos y Bases (FUERTES O DÉBILES). Asimismo para caracterizar los ácidos y bases débiles de manera cuantitativa se calcula la constante de acidez (Ka) para el caso de los ácidos débiles, y para el caso de las bases débiles la constante de basicidad (K b). Ambos en estado de equilibrio. (CHOMBO, 2003) CONSTANTE DE ACIDEZ Ka: También conocida como constante de disociación de los ácidos, e s una medida cuantitativa de la fuerza de un ácido en una solución. Ejemplo: Sea el ácido débil, AH; con concentración inicial, C0. ()
→
− ()
+ ()
Inicio
Ionización
Equilibrio
Donde: -
“x” es la cantidad de moles disociados en el equilibrio.
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QUÍMICA INORGÁNICA 2018 - II En el estado de equilibrio, la tendrá la siguiente expresión: =
[ − ][+] [ ]
Donde [ − ], [ +], [ ] son las concentraciones molares en el estado de equilibrio. Reemplazando en el equilibrio: =
2
Dónde: “x” es la cantidad de moles disociados en el equilibrio. Nota: Teniendo en cuenta que la constante de acidez (Ka) para los ácidos y bases débiles es menor a 10-3, entonces el valor x en el denominador se puede despreciar para facilitar el cálculo. De la expresión de la constante de acidez, se deduce que a mayor [+ ], mayor fuerza de acidez por consiguiente mayor constante de acidez. De manera muy similar ocurre para las bases débiles, cuanto mayor sea la constante de basicidad (K b), mayor será su fuerza de basicidad. (CARDENAS, 2005) TABLA 1. CONSTANTE DE ACIDEZ DE ALGUNOS ÁCIDOS DÉBILES A 25 °C.
F U E R Z A D E A C I D E Z
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QUÍMICA INORGÁNICA 2018 - II GRADO DE IONIZACIÓN (α) Expresa el grado en que las moléculas de ácido o base débil se han ionizado o disociado. Se calcula de la siguiente manera: =
=
Para el caso del ejemplo del ácido débil, AH; con concentración inicial, C 0. [ +] = []
Porcentaje de ionización: [ + ] % = × 100 []
POTENCIAL DE ION HIDRÓGENO: Es un parámetro que permite expresar el grado de acidez de una solución ácida. Se define: = [ +]
Donde, [ + ] es la concentración del ion hidrógeno en la solución. La figura N°3 nos indica el rango de pH para los ácidos y bases.
FIGURA N°3: El pH para ácidos y bases. LABORATORIO N° 2 : CONSTANTE DE IONIZACIÓN DE UN ÁCIDO DÉBIL
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QUÍMICA INORGÁNICA 2018 - II III. PROCEDIMIENTO A) Materiales, equipos y reactivos: Materiales:
- 1 Bureta de 25 mL. - 1 Bagueta. - 1 Probeta de 10 mL. - 2 Vasos de precipitado de 100 mL y 50 mL. - 1 Soporte universal. - 1 Pinza doble para bureta. Equipos:
- 1 sensor de pH. Reactivos:
- Solución de CH3COOH 0,05 M. - Agua destilada. B) Procedimiento 1. Medición el pH del CH3COOH a diferentes concentraciones: - Para la solución N°1 medir 20 mL de CH3COOH 0,05 M con la ayuda de la probeta, verterlo en un vaso de precipitado 50 mL. - Luego lavar el sensor de pH o pH-metro con agua destilada, antes y después de usarlo en un vaso de precipitado 100 mL. Nota: Tener en cuenta el CUIDADO del electrodo de vidrio que es muy delicado. El lavado del sensor de pH se debe realizar cada vez que se cambie de concentración.
- Colocar el electrodo del sensor de pH en la solución de CH 3COOH 0,05 M para proceder a medir el pH de la solución y anotar la lectura.
Para las nuevas disoluciones.
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QUÍMICA INORGÁNICA 2018 - II - Verificar el sistema armado, que consta de un soporte universal que sujeta a una bureta enrasada hasta 25 mL de agua destilada. - Al vaso de precipitado inicial que contiene 20 mL de CH 3COOH 0,05 M, adicionar desde la bureta 5 mL de agua destilada como se muestran en la Tabla 2. - Agitar con la bagueta la nueva concentración (disolución N°2) de CH3COOH. - Medir el pH de la nueva concentración de CH3COOH y anotar la lectura.
Repetir el procedimiento para la disolución 3, 4, 5. Según la tabla N°2.
TABLA 2. VOLUMEN DE AGUA DESTILADA ADICIONAL
Disolución
Volumen de agua destilada adicional (mL)
2
+5
3
+5
4
+5
5
+5
IV. BIBLIOGRAFÍA
1. CARDENAS, P. D. (2005). QUIMICA 2. JALISCO: UMBRAL S.A. Recuperado de https://books.google.com.pe/ 2. CHOMBO, V. B. (2003). QUIMICA ANALITICA CUANTITATIVA. ZARAGOZA: ESPAÑA. Obtenido de https://books.google.com.pe/
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QUÍMICA INORGÁNICA 2018 - II REPORTE DE LABORATORIO DE QUÍMICA INORGÁNICA. PRÁCTICA Nº03: CONSTANTE DE IONIZACIÓN DE UN ÁCIDO DÉBIL. PROFESOR
:
FECHA
:
HORARIO
:
INTEGRANTES: Apellidos y Nombres.
Apellidos y Nombres.
1
5
2
6
3
7
4
8
I. CÁLCULO Y RESULTADOS: Completar los resultados y adjuntar los cálculos en una hoja adicional. TABLA 3. DATOS OBTENIDOS Volumen de agua Prueba
destilada adicional (mL)
1
0
2
5
3
5
4
5
5
5
Volumen total de
Concentración
pH
solución (mL)
molar []
(experimental)
20
0,05
OBSERVACIONES
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QUÍMICA INORGÁNICA 2018 - II *Calcule los datos de la columna concentración con la siguiente fórmula: × = ×
TABLA 4. DETERMINACIÓN DE LA CONSTANTE DE ACIDEZ EXPERIMENTAL. Prueba
pH
[+]
−
=
=
[+ ] []
% = ×
[ − ][+] = [ ]
1 2 3 4 5 Ka (experimental promedio)=
Recuerda: =
[ ] []
;
% =
[ ] []
× 100
Donde: [ +]ionizado = Concentración + ionizada.
[HA] inicial = Concentración inicial.
pH = log[H +]
= ó
TABLA 5. PORCENTAJE DE ERROR Sustancia
Ka (teórica)
Ka (experimental promedio)
% Error
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QUÍMICA INORGÁNICA 2018 - II II. CONCLUSIONES: 1)
2)
3)
III. CUESTIONARIO
1) Escribe la reacción de ionización o disociación de las siguientes sustancias: ácido acético, ácido clorhídrico, hidróxido de calcio y amoníaco.
2) ¿Con qué otra sustancia se podría experimentar y determinar el porcentaje de ionización?
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QUÍMICA INORGÁNICA 2018 - II HOJA DE CÁLCULOS
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