Hidrólisis de Sales
Hidrólisis de sales
Procedimiento Experimental
Para esta experiencia se hizo la preparación de 3 disoluciones acuosas diferentes de esta manera: Solución de Carbonato de Sodio (Na 2CO3) al !" # Se pesaron "!$ % de Na 2CO3! lue%o se mezclaron en un bea&er con " m' de a%ua destilada para crear una solución con una concentración de !" # 'ue%o se le midió el p para establecer si era una solución base! neutra o *cida Solución de Cloruro de +monio (N ,Cl) al !" #: Se pesaron !$3 % de N ,Cl! lue%o se mezclaron en un bea&er con " m' de a%ua destilada para crear una solución con una concentración de !" # 'ue%o se le midió el p para establecer si era una solución base! neutra o *cida Solución de +cetato de +monio (C 3COON,) al !" #: Se pesaron !-- % de C 3COON,! lue%o se mezclaron en un bea&er con " m' de a%ua destilada para crear una solución con una concentración de !" # 'ue%o se le midió el p para establecer si era una solución base! neutra o *cida Para Para cada cada diso disolu luci ción ón se midi midió ó el p con con pape papell torn tornas asol ol!! . se comp compar aró ó el /alo /alor r experimental con un /alor teórico hallado anteriormente
Marco teorico
'itera 'iteralme lmente nte la hidroli hidrolisis sis si%nif si%nifica ica destru destrucci cción! ón! descom descompos posici ición ón o altera alteració ción n de una sustancia 0u1mica por el a%ua n el estudio de las soluciones acuosas de electrólitos! el trmin trmino o hidról hidrólisi isiss se aplica aplica especi especialm alment ente e a las reacci reaccione oness de los cation cationes es (iones (iones positi/os) con el a%ua para producir una base dbil! o bien! a las de los aniones (iones
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ne%ati/os) para producir un *cido dbil ntonces se dice 0ue la sal de un *cido dbil o de una base dbil! o de ambos! de un *cido dbil . una base dbil! est* hidrolizada 4na sal se puede considerar 0ue se forma a partir de un *cido . una base el catión procede de la base! . puede tener car*cter *cido! . el anión del *cido! por lo 0ue puede tener car*cter b*sico +s1! el 5NO3! se forma por reacción de la base 5O (0ue aporta el catión 56) con el *cido NO3 (0ue aporta el anión NO37) +tendiendo a la fuerza del *cido . la base 0ue dan lu%ar a la sal! existen cuatro tipos diferentes de hidrólisis: " Sales de acido fuerte . base fuerte: stas sales no se hidrolizan 8odas las sales se disocian completamente en sus iones (.a 0ue son compuestos iónicos)! pero en el caso de las sales de *cido fuerte . base fuerte! estos iones no reaccionan con el a%ua Por e9emplo: Na2SO, 2 Na6 6 SO,72 (reacción totalmente desplazada) 2SO, 6 2 2O SO,72 6 2 3O6 al ser un *cido fuerte! esta reacción tambin estar* mu. desplazada! por lo tanto la reacción in/ersa! es decir! la del anión con el a%ua para /ol/er a dar el *cido! no se podr* dar (. sta ser1a la reacción de hidrólisis) 2 Sales de acido fuerte . base debil: n este caso! el anión no se hidrolizar* .a 0ue pro/iene de un *cido fuerte! pero si se hidrolizar* el catión .a 0ue pro/iene de una base dbil ar*n lu%ar a soluciones acuosas *cidas puesto 0ue el catión reacciona con el a%ua para dar protones;amos a /er un e9emplo con la sal de cloruro amónico (N,Cl): (reacción completamente desplazada) el anión no reaccionar* con el a%ua al pro/enir de un *cido fuerte: Cl7 6 2O no reacciona el catión al pro/enir de una base dbil reacciona con el a%ua de la si%uiente manera (. sta es la reacción de hidrólisis): N,6 6 2 2O N,O 6 3O6 l ph de esta solucion sera basico 3 Sales de acido debil . base fuerte : n este caso es el anión procedente del *cido el 0ue reacciona con el a%ua hidroliz*ndose . dar* lu%ar a disoluciones b*sicas por0ue el anión al reaccionar con el a%ua producir* aniones O 7 como /eremos en el si%uiente e9emplo: C3COONa Na6
C3COO 7 6
(reacción
completamente
desplazada)
como el catión pro/iene de una base fuerte no se hidrolizar*: Na6 6 2O no reacciona pero el anión al pro/enir de un *cido dbil si reaccionar* con el a%ua se%
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C3COO7 6 2O C3COO 6 O7 l ph de la solucion sera acido , idrolisis de sales de acido debil . base debil : 8anto el anión como el catión se hidrolizan! por lo tanto! el car*cter *cido o b*sico de la disolución resultante depender* de cu*l de las dos reacciones de hidrólisis ten%a lu%ar con ma.or extensión! (ma.or 5h) por e9emplo: N,CN Como 5b(CN7) = 2>"7$ . 5a(N,6) = $!?>"7" ! en este caso! la disolución es b*sica .a 0ue 5b(CN7) es ma.or 0ue 5a(N, 6) Datos y cálculos de resultados
Para la pr*ctica de laboratorio se hizo el c*lculo teórico de los datos para lue%o comparar con los obtenidos experimentalmente de esta forma Para el Na 2CO3 se disocia en el ion −¿ ¿ Na6 0ue no se hidroliza! es decir no reacciona con el a%ua . el ion CO3 0ue se hidroliza para formar un *cido dbil el CO 3 −¿
l ion
¿
CO3
sufre la hidrolisis a tra/s de la si%uiente ecuación se puede obser/ar me9or
−¿
¿
CO3
6 2O(')
HCO3
6
−¿
¿
OH
ntonces a tra/s de la literatura se tiene la constante de disociación dada por la si%uiente formula −¿
¿
OH
¿ −¿
−¿
¿ 5b CO3
¿
=
CO3
¿
−¿
¿ 5b CO3
1 x 10 =
−14
4,8 x 10
−11
2@333
=
[ HCO ] ¿ 3
¿
+hora para la reacción anterior tenemos −¿¿
H2O(L)
CO3 0. 0. ! "
7 7
−¿
HCO3
¿
OH
7 A
7 A
Hidrólisis de Sales
onde la primera fila nos muestra los moles iniciales de cada sustancia mientras 0ue la se%unda nos muestra los moles en el e0uilibrio +hora a tra/s de la ecuacion −¿
¿
OH
5b
−¿
¿ −¿
CO3
CO3
¿
¿
=
[
¿ HCO3
¿
[ x ] [ x ]
2@333 =
[ 0.1− X ]
2@333 B 2@333A =
]¿
A2 A2 B 2@333A 6 2@333 =
Se resuel/e la ecuación cuadr*tica 0ue nos arro9a un A = ,,? Por
−¿
¿
OH
= 7'o% ,??D = 23,
ntonces como P = ", B PO = ", B 23, = ""?$
Para el N,Cl se disocia en el ion
−¿ Cl
¿
0ue no se hidroliza! es decir no reacciona con el
+¿
¿ a%ua . el ion NH 4 0ue se hidroliza para formar una base dbil el
NH 3
+¿ ¿
l ion NH 4 sufre la hidrolisis a tra/s de la si%uiente ecuación se puede obser/ar me9or +¿ ¿
NH 4 6 H 2O (L)
NH 3
6 H 3O
ntonces a tra/s de la literatura se tiene la constante de disociación dada por la si%uiente formula +¿ Ka x Kb = Kw donde Ka depende del ion
¿
NH 4
Hidrólisis de Sales
e la literatura conocemos Kb =1.8x10 -5 y Kw = 1x10 -14 espe9ando la formula . reemplazando tenemos 0ue +¿
5a
−14
1 x 10
¿
NH 4
−5
=
1,8 x 10
$$Ex"7"
=
+hora de la reacción anterior se tiene para nuestra situación experimental +¿
NH 3
H2O(L)
¿
NH 4
7 7
0. 0. ! "
H 3O
7 A
7 A
onde la primera fila nos muestra los moles iniciales de cada sustancia mientras 0ue la se%unda nos muestra los moles en el e0uilibrio ntonces de antes sabemos 0ue
[ x ] [ x ]
Ka =
7" [ 0.1− X ] = $$Ex"
$$Ex"7"" B $$Ex"7" A= A2
A2 B $$Ex"7" 6 $$Ex"7"" =
Se resuel/e la ecuación cuadr*tica 0ue nos arro9a un A = -,-? Por
H 3 O ¿
= 7'o% -,-?D = $"2 +¿
Para el CH3COONH4 se disocia en el ion base dbil el el
CH 3
NH 3
. el ion
CH 3
−¿
¿
NH 4
¿
COO
0ue se hidroliza para formar una
0ue se hidroliza para formar un acido dbil
COOH
'os iones sufren la hidrolisis a tra/s de las si%uientes ecuaciones se puede obser/ar me9or respecti/amente tenemos +¿ ¿
NH 4 6 H 2O (L)
NH 3
6 H 3O
Hidrólisis de Sales
−¿
CH 3
¿
CH 3
6 2O(')
COO
COOH 6
−¿
¿
OH
−¿
¿
OH
H 3O +
2H 2O
ntonces a tra/s de la literatura se tienen las constantes de disociación +¿
¿
Ka ( NH 4
−¿
CH 3
7$
) = "@x" = Kb (
¿
COO
K w = 1x10 -14 −14
Kw
K h =
10
Ka x Kb
−5
−5
1.8 x 10 x 1.8 x 10
=3.0864 x 10 -5
F tambin de la literatura sabemos 0ue si Ka>Kb
pH<7 a 25°C Ka=Kb
pH=7 a 25°C Ka
'ue%o sur%e la reaccion %lobal +¿ ¿
NH 4 6
−¿
CH 3
+¿
NH 3
¿
COO
6
C H 3
COOH
¿
NH 4
¿ −¿
−¿
¿
¿
CH 3 COO
K=
(1) *
¿
OH
][ 3OD
¿
[ NH ] [ CH COOH ] 3
3
¿
+¿ ¿
NH 4
¿ −¿ K=
−¿ CH 3 COO
¿
OH
¿
[ NH ] 3
x
¿
[ H 3 O ] ¿ [ CH
COOH ] 3
−¿
¿
x OH
¿
pH>7 a 25°C
][ 3OD
¿
¿ +hora de la reacción %lobal obtenemos el si%uiente cuadro
Hidrólisis de Sales
+¿
−¿
¿
NH 3
¿
CH 3 COO
NH 4
" " 7 A
0. 0. ! "
CH 3 COOH
7 A
7 A
onde la primera fila nos muestra los moles iniciales de cada sustancia mientras 0ue la se%unda nos muestra los moles en el e0uilibrio ntonces de (")
[ x ] [ x ]
5=
-5 [ 0.1− X ][ 0.1− X ] =3.0864 x 10
[ x ] [ x ] 5=
−2
10
x
5=EE
−0.2 X + x
2
=3.0864x10 -5
2
x
2
-7 -6 -5 x =3.086x10 - 7.728x10 ! + 3.0864x10
2
+ 7.728x10 -6 ! - 3.086x10 -7 = 0
Se resuel/e la ecuación cuadr*tica 0ue nos arro9a un A = $$, Obteniendo las concentraciones +¿
¿
NH 4
D = EE,$G N 3D = $$,
−¿
¿
CH 3 COO
CH 3
D = EE,$G
CH 3
−¿ COOH + H2O
−¿
COOH] =
¿
$$,
6 3O6
CH 3 COO
−¿
¿
CH 3 COO Ka
¿
=
=
[ H 3 O ] ¿
1.8x10-5
[3O6D=1.8x10-5
¿ ¿ −5 1.8 x 10 0.000554
(
)
0.09945
Ka = 10-7M =[3O6D
¿
CH 3 COO
p = 7lo% ( 10-7 )= 7.
¿
[ CH 3 COOH ] ¿
3O6D=
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+si los resultados finalmente obtenidos se muestran en la si%uiente tabla #ustancia$pH &a2'O &H'l CH3COONH4
pH %eorico
pH Experimental
""?$ $"2 -
"2 $ -
e esta manera procedemos a hallar los porcenta9es de error para cada solución utilizando: %error ( pH ) =
IpHteorico− pHexperimental| pHteorico
Herror: Na2CO3= 3H N,Cl= 23,H CH3COONH4=
H Discusion y análisis de resultados
+¿
¿ Para el acetato de amonio! se tiene 0ue el ión amonio ( NH 4 ) 0ue compone a dicha
sal es un *cido con9u%ado comparati/amente fuerte del amoniaco Por otro lado! el ión −¿ ¿ acetato ( CH 3 CO O )! 0ue tambin compone a dicha sal! es una base con9u%ada del *cido actico! tambin fuerte Cuando se disocia la sal de acetato de amonio! el ion amonio reacciona con el a%ua para formar amoniaco mas un ión hidronio (
+¿ ¿
H 3 O
)!
modificando as1 el p de la solución al producirse este
−¿
¿
OH
−¿
¿
OH
+¿
) +l disol/er esta sal! se /an a producir tantos iones
H 3 O
¿
como
! . el p final depende de cual de los dos procesos anteriores influ.e m*s
en el p Como lo muestran los c*lculos obtenidos anteriormente! el p es neutro! . esto se debe a 0ue ambos iones (acetato . amonio) se formaron proporcionalmente " a "! . +¿ −¿ ¿ ¿ estos formaron la misma cantidad de iones OH 0ue de H 3 O
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Para la disociación del cloruro de amonio ( anterior! siendo esta /ez el ion
−¿ Cl
¿
NH 4 Cl
) se presenta un caso similar a
la base con9u%ada del *cido clorh1dricoG la
disociación de esta sal implica la formación de
−¿ Cl
¿
+¿
.
NH 4
¿
en proporción de " a "! .
cada uno reacciona con el a%ua para formar a su *cidoIbase con9u%ada! como lo muestran las ecuaciones −¿
¿
−¿+ H 2 O ⇌ HCl + OH Cl
¿
+¿
NH 4 + H 2 O ⇌ NH 3 + H 3 O
¿
Por lo tanto! el p es neutro dado 0ue se produce la misma cantidad de iones hidronio 0ue de hidroxilos como sucedió con el acetato de amonio 8anto para esta sal como para la de acetato de amonio el p teórico debe ser neutro o -! cosa 0ue no se /io en los resultados experimentales n el caso de la disociación del carbonato de sodio! se tiene 0ue al disociarse se da la +¿ −2 CO3 formación de un ión carbonato ( ) . dos iónes Na¿ Jste
−¿¿
OH
H 2 CO 3
)! por lo 0ue la reacción
produciendo una modificación del p! hacindolo por
supuesto b*sico Como pudimos /er en los c*lculos existe un error experimental al hallar los p de las soluciones(a excepción de acetato de amonio)! esto se debe a ciertos factores como la balanza donde se pesaron los reacti/os! .a 0ue sta no era una balanza anal1tica sino una balanza de brazo! . esta no es tan eficiente a la hora de calcular la masa exacta Otro factor 0ue influ.ó fue el hecho de 0ue al%unos de los reacti/os .a se hab1an utilizado con anterioridad! por lo 0ue en esta pr*ctica fueron reutilizadosG impurezas presentes en los erlenme.ers donde se lle/aron a cabo los procesos tambin pudieron a.udar al incremento del error en los resultados experimentales 8ambin estos factores afectaron a la disociación del carbonato de sodio
Hidrólisis de Sales
'onclusiones
+l realizar esta experiencia se pudo entender 0ue al disol/er al%unas sales en a%ua reaccionan estos iones (iones de la sal e iones del a%ua) ori%inando un *cido dbil o una base dbil! por lo tanto se produce una solución 0ue puede ser *cida o b*sica +dem*s se pudo determinar los p teóricos! .a sea *cido o base! . a la /ez compararlos con los /alores 0ue nos arro9aron experimentalmente! . se estudió experimentalmente la reacción hidrólisis producida en cada disolución a tra/s del p! para de esta manera! poder determinar en 0ue medio se encontraba la solución obtenida: *cido! b*sico o neutro
*e+erencias •
•
•
#ecanismos de reacciones (idrolisis)en lineaD! E de a%osto del 2",! disponible en : http:IIKKKecuredcuIindexphpIidrHC3HL3lisis 0uilibrios acido7base en lineaD! E de a%osto del 2",! disponible en : http:IIKKK9untadeandaluciaesIa/erroesIrecursosMinformaticosIconcurso2$I?I0 uimbachIapuntesMacidobasepdf idrolisis de sales en lineaD! E de a%osto del 2",! disponible en: http:IIKKK"cia0uimicanetItemasItema@Ipunto-htm