UNIVERSIDAD DE CARTAGENA CARTAGENA LABORATORIO DE QUIMICA ANALITICA#1 HIDROLISIS DE SALES Cabrales San Juan Daniela, Da niela, castillo Solano Leidy, Gómez Bastidas Yiris, Yiris, salcedo palacios Leandro, torres Martínez Yusleivis Yusleivis
Resumen n esta esta pr!c pr!ctitica ca se prep prepar arar aron on diso disolu lucio cione ness acuo acuosa sass de tres tres sale saless di"e di"ere rent ntes es,, Las Las sale saless #ue #ue se utili utiliza zaro ron n "uer "ueron on$$ Carb Carbon onat ato o de sodi sodio o %&a'C()* %&a'C()*,, +cetato +cetato de amonio, %C)C((&-* y Cloruro de amonio %&-Cl*, esto con el "in de medir el p y comprobar #ue estas disoluciones pueden ser no sólo neutras sino tambi.n !cidas o b!sicas/ l p e0perimental #ue se obtuvo al identi"icar identi"icar cada color mostrado en el papel indicador, indicador, se comparó con el valor del p teórico de cada sal 1allando el porcenta2e de error de cada una de ellas/ +bstract 3n t1is practice, a#ueous solutions 4ere prepared "rom t1ree di""erent sales/ 51e sales t1at 4ere used 4ere$ Sodium carbonate %&a'C()*, +mmonium acetate %C)C((&-* and +mmonium c1loride %&-Cl*, in order to measure p and c1ec6 51at t1ese solutions may be not only neutral but also acidic or basic/ 51e e0per e0perim imen enta tall p obtai obtaine ned d by ident identi"i"yi yin7 n7 eac1 eac1 color color t1at t1at is displ display ayed ed on t1e t1e indicator paper is compared 4it1 t1e t1eoretical p value o" eac1 salt containin7 t1e error percenta7e o" eac1 o" t1em/
Palabras la!es" $%r&l$s$s' (uer)a %e *$%&s + bases' %$s&lu$&nes a$%as + b*s$as,
INTRODUCCION" La acidez de las disoluciones est! directamente relacionada con la concentración de iones 1idronio en estas, e0isten compuestos capaces de ceder protones a las mol.culas de a7ua en disoluciones , e2emplo de ellas son las sales, Las sales son producto de la neutralización de un !cido con una base, la "uerza de estos 8ltimos determinara la acidez #ue posean las disoluciones de las sales , de esta manera se pueden obtener disoluciones acidas %!cido "uerte 9 base d.bil*, b!sicas %+cido d.bil 9 base "uerte*, y neutras %!cido "uerte 9 base "uerte,/ n esta pr!ctica se midió el p de tres soluciones salinas y se comparó con el valor teórico, por tanto determinamos la concentración de iones 1idronio/ 5odo esto con el ob2etivo de asimilar los conocimientos obtenidos en la clase teórica/
MARCO TEORICO" La hidrólisis es la reacción del a7ua
con una sustancia/ ntre las sustancias #ue pueden su"rir esta reacción se encuentran numerosas sales, #ue al ser disueltas en a7ua, sus iones constituyentes reaccionan con los )(9 o con los ( :, procedentes de la disociación del a7ua/ sto produce un desplazamiento del e#uilibrio de disociación del a7ua y como consecuencia se modi"ica el p de la disolución/ Cuanto m!s d.biles son el
!cido o la base mayor es la 1idrólisis/ ste comportamiento !cido b!sico de las disoluciones acuosas de al7unas sales neutras, se debe a #ue al menos uno de sus iones reacciona con el a7ua/ La 1idrólisis, se78n la teoría de Br;nsted y Lo4ry es simplemente una reacción !cido base$ y de la base de los #ue la sal +B proceda, ya #ue la sal se ionizar! completamente en disolución$ +B = +: 9 B9 Si el !cido tenía car!cter d.bil el anión se 1idroliza re7enerando el !cido, y por tanto incrementando la concentración de iones ( :, lo #ue e0plica el car!cter b!sico de la disolución$ +: 9 '( = + 9 ( : Si la base tenía car!cter d.bil el catión se 1idroliza re7enerando la base, y por tanto incrementando la concentración de iones 9, lo #ue e0plica el car!cter !cido de la disolución$ B9 9 '( = B( 9 9 +mbas reacciones tienen una constante llamada constante de
1idrólisis/ n 7eneral se puede resumir, #ue el car!cter !cido b!sico apro0imado de la disolución dónde se 1aya producido la 1idrólisis de una sal, ser! el si7uiente$ &eutro para el caso de sales "ormadas a partir de !cido "uerte m!s base "uerte/ Li7eramente b!sico para el caso de sales "ormadas a partir de !cido d.bil y base "uerte/ Li7eramente !cido para el caso de sales "ormadas a partir de !cido "uerte y base d.bil/ n el caso de sales "ormadas a partir de !cido d.bil m!s base d.bil, el car!cter !cido b!sico de la disolución depender! de la "ortaleza relativa de los !cidos o bases de los cuales proven7an/ ?@A
Hidrólisis del carbonato de sodio
La reacción de carbonato de sodio con a7ua es una reacción de 1idrólisis/ Los !tomos de sodio del carbonato sódico se #uitan y se sustituye por protones donados por las mol.culas de a7ua, "ormando !cido carbónico/ Las mol.culas de a7ua al mismo tiempo se dividen en protones %#ue van a "ormar el !cido carbónico* y (:3ones/ La reacción se ve así$ &a'C() 9 ' '::: ' &a 9 9 ' ( : 9 'C()/
sta reacción, carbonato de sodio act8a como una base de Bronsted aceptando protones y el a7ua act8a como un !cido de Bronsted/ sta reacción es espont!nea y no re#uiere condiciones especiales o catalizadores/ Disoluciones ácidas y básicas A
diario nos encontramos con sustancias %!cidas o b!sicas* #ue presentan propiedades muy diversas/ +sí, por e2emplo, el !cido clor1ídrico es altamente corrosivo mientras #ue el vina7re %!cido ac.tico* no lo es/ l zumo de limón %!cido cítrico* presenta un sabor m!s !cido #ue una tableta de aspirina disuelta %!cido acetilsalicílico*/ Ciertas bases, o incluso sales, contrarrestan la acidez del estóma7o m!s e"ectivamente #ue otras/ La mayoría de las disoluciones acuosas son !cidas o b!sicas/ s muy importante resaltar #ue la acidez y la basicidad son cualidades relativas, y si una sustancia se comporta como un !cido o una base depende del disolvente/ l a7ua es un importante disolvente #ue se disocia, en una pe#uea e0tensión en iones 9 y (: , una propiedad #ue es importante en reacciones !cido:base/ '( 9 '( ⇄ )(9 9 ( sta reacción se denomina autoprotolisis o autoionización del
a7ua y su constante de e#uilibrio se e0presa como$ E4 F ?)(9A ?(:A Siendo su valor a ' HC de E4 F @: @- ?'A Fuerza de ácidos y bases
La "uerza de un !cido o una base es la tendencia #ue estas sustancias presentan a ceder y aceptar protones, respectivamente/ Y en ambos casos, esa tendencia se eval8a "rente una misma sustancia$ el a7ua/ Se consideran !cidos y bases "uertes a#uellas sustancias #ue a concentraciones moderadas se encuentran completamente disociadas en medio acuoso/ +l resto de !cidos y bases se les denomina d.biles y se caracterizan por reaccionar de manera incompleta con el a7ua/ Ion7amos el e2emplo de un !cido d.bil, el !cido ac.tico/ l e#uilibrio #ue se establece es el si7uiente$ C)C(( 9 '( ⇄ C)C((: 9 )(9 La constante de e#uilibrio de esta reacción se denomina constante de acidez y para el caso de disoluciones diluidas adopta la "orma$ l valor de la constante de acidez es una medida cuantitativa de la "uerza de un !cido, es decir de su tendencia a ceder protones/ + mayor Ea, mayor es la "uerza del !cido/
De manera similar para una base, por e2emplo, amoniaco, se establecer! el e#uilibrio$ &) 9 '( ⇄ &- 9 9 ( siendo la constante de basicidad l valor de la constante de basicidad es una medida cuantitativa de la "uerza de una base, es decir de su tendencia a captar protones/ + mayor Eb, mayor es la "uerza de la base/ La constante que rige el equilibrio de hidrólisis se denomina constante
de 1idrólisis E1 y para disoluciones diluidas se puede escribir$
sta constante de 1idrólisis coincide con la constante de basicidad del acetato, siendo la 1idrólisis es un caso particular de intercambio de protones en el #ue uno de los compuestos #ue interviene es el a7ua/ Si en la e0presión de la constante de 1idrólisis se sustituye ?(:A por E4> ?)(9A obtendríamos las si7uientes relaciones$ E4 F Ea E1 F Ea Eb Lo #ue implica #ue una vez conocida Ea puede obtenerse el valor de Eb o E1, siendo el c!lculo del p inmediato/ n el caso ele7ido como e2emplo, la disolución es b!sica pues como puede verse en la reacción de 1idrólisis se ori7inan iones (: / ?)A
ANALISIS DE RESULTADOS"
l aumento de la concentración de
ACETATO DE AMONIO
iones )(9 dar! como resultado una
eacción de ionización de la sal$ &- +c %s* =&-9 %a#* 9 +c K %a#*
disolución 4CIDA/ Iero en este caso al ser E a F E b y las concentraciones i7uales/
La disociación de la sal en disolución es total por ser un electrolito "uerte,
)(9 %a#* 9 ( K %a#* ' '( %l*
lue7o las concentraciones de los
Constante de 1idrólisis
iones amonio, %& -9* y acetato, +cK, son i7uales a la concentración inicial
K h=
de la sal en la disolución, es decir, ?+c KA F ?& -9A F ,@ M/
[ HAc ] [ NH 3 ] [ Ac ] [ NH 4 ]
Constante iónica del a7ua
l anión A- es una base con2u7ada
K w =[ H 3 O ] [ OH ] y K b=
[ NH ] [ OH ] [ NH ] 4
3
"uerte, +c %!cido ac.tico*, lue7o sí reaccionar! con el a7ua/ Ior tanto 1abr! 1idrólisis se78n la reacción$ A - .a/0 H2O .l0 3 HA .a/0 OH - .a/0
eacción de disociación del !cido ac.tico$ +c 9 '( +c K 9 )(9
l aumento de la concentración de iones (K dar! como resultado una disolución B4SICA/ l catión & -9 es un !cido con2u7ado
Lue7o 1allando Ec, como la concentración del a7ua es pr!cticamente constante, lue7o el producto Ec ?'(A es otra constante llamada constante de acidez Ea/
"uerte ya #ue procede una base d.bil, &) %amoniaco*,
lue7o
tambi.n
K c =
reaccionar! con el a7ua/ Ior tanto 1abr! 1idrólisis se78n la reacción$ NH5 .a/0 H2O .l0 6 NH 7 .a/0 H7O .a/0
[ Ac ] [ H 3 O ] [ Ac ] [ H 3 O ] K a= [ HAc ] [ H 2 O ] [ HAc ] ⇒
De todo lo anterior podemos escribir$ K h=
[ HAc ] [ NH 3 ] [ H 3 O ] [ OH ] [ K w ] . = [ Ac ] [ NH 4 ] [ H 3 O ] [ OH ] [ K b ] [ K a ]
h =√ K h=√ 3.5 x 10
−5
De la reacción$ +c K 9 &-9 +c 9 & )
?&-9A F ?+c KA F , @ M
5enemos$ C(&C&5
?&)A F ?+cA F ,@ 0 ,R'@ K) F ?+cA
+ 3nicial
0
Nue
se 01
?&-
?+c
?&)
A
A
A
0
01
:
:
,R'@ K- M Iara 1allar el p 1emos de utilizar la disociación del !cido ac.tico$
K a=
disocia Disociada n
=5.92 x 10−3
: el 0:01
:
01
01
0:01
O1
01
[ Ac ] [ H 3 O ] ⇒ 1.7 x 10 [ HAc ]
−5
=
[ 0,1 ] [ H 3 O ] 5.92 x 10
−4
p F Klo7 ? )(9A F Klo7 @@ K F
e#uilibrio
Ior lo tanto ' 8e9r$amen8e el :H %e la %$s&lu$9n es neu8r&/
5ablaP@/ Concentraciones@ Donde 0 es la concentración inicial y 1 el 7rado de 1idrólisis/
[ HAc ] [ NH ] = xh . xh = x h K = [ Ac ] [ NH ] ( x − xh )( x − xh ) x (1− 2
3
h
+1ora bien, teniendo el p teórico F y sabiendo el :H e;:er$men8al < = %1allado en el laboratorio, acido*, procedemos a establecer el porcenta2e de error/
2
4
¿ 7− 6∨
[10 ] = 3.5 x 10 [ 1.7 x 10 ] [ 1.7 x 10 ] − 14
K h=
−5
−5
−5
Como la constante de 1idrólisis es muy pe#uea se puede considerar @ K 1 Q @, Ior lo tanto$ 2
2
h
2
(1−h ) 2
h
= K h
⇒
h
2
(1 )
2
⇒
h
¿
7
x 100=0.143 x 100 =14.3 %ε =¿
5enemos el porcenta2e de error entre el valor teórico y el e0perimental$ @-/)T
CLORURO DE AMONIO
1
l cloruro de amonio, &-CL, en disolución acuosa se disocia dando
⇒
[ H O ]=1 x 10 3
lu7ar
a$
1 el 7rado de 1idrolisis/
&-CL=&- 9 CL: La disociación de la sal en disolución es total, lue7o las concentraciones de 9 -
los iones amonio, %& * y cloruro, ClK, son i7uales a la concentración inicial de la sal en la disolución, es decir, ?Cl KA F ?& -9A F ,@ M/ ll cloruro es la base con2u7ada de un acido "uerte y no su"re 1idrolisis, pero el ion amonio procede de una base d.bil, es el !cido con2u7ado del +moníaco %&)*, por lo #ue se 1idroliza
l cual tiene una EaF/U0@V:@/ ntonces tenemos el si7uiente e#uilibrio #uímico$ ?)(
?&)A
A 3nicial
mF /@
Nue se disocia
1
:
:
Disociada
:
1
1
n el e#uilibrio
m:1
1
1
5ablaP'/ Concentraciones'
2 [ h ] [h ] h Ka= = [ m− h ] m − h
Como la constante de 1idrólisis es muy pe#uea se puede considerar /@ K 1 Q /@, Ior lo tanto$ 2
h Ka= 0.1 2
h
(
)(
− 10
= 0.1 5.6 x 10
) =5.6 x 10
−11
h =√ 5.6 x 10
−11
−6
Irovocando un aumento de la concentración de 1)o9 en la disolución, por lo #ue ad#uirir! car!cter acido/
?&-A
De lo anterior, procedemos a 1allar Ea$
h =7.48 x 10
&-9 9 '( &) 9 )(9
C(&C&5+
Donde m es la concentración inicial y
Como 0F ?)(9AF ?&)A y pF:Lo7 %?9A* entonces pH =−log ( 7.48 x 10
−6
) =5.13
Ior lo tanto ' 8e9r$amen8e el :H %e la %$s&lu$9n es a$%&/ +1ora bien, teniendo el p teórico F /@) y sabiendo el :H e;:er$men8al < 5 %1allado en el laboratorio, acido*, procedemos a establecer el porcenta2e de error/
¿ 5.13− 4 ∨ ¿
5.13
x 100= 0.22 x 100 =22
C(): 9 '(
⇄
C() 9 (:
%ε =¿
5enemos el porcenta2e de error entre el valor teórico y el e0perimental$ ''T
CARBONATO DE SODIO, La sal &a'C() se encuentra en disolución totalmente ionizada, y en este estado, la base C() 'W su"re 1idrólisis se78n la ecuación$ C() 'W 9 '( ⇆ C() 9 (W, actuando el anión inicial como base y el a7ua como !cido, para convertirse en las especies con2u7adas C() W, !cido, y (W base/
C(&C&5
?&-A
?)(A
3nicial
cF /@
Nue se disocia
c1
:
Disociada
:
c1
n el e#uilibrio
c%c:1*
c1
5ablaP)/ Concentraciones) Donde c es la concentración inicial y 1 el 7rado de 1idrolisis/ C(): es la base con2u7ada del !cido carbónico$ 'C() cuya constante de acidez es$ Ea F -/'0@V:
&a9 9 '( = no reacciona −¿
ntonces se cumple$ E4 F EaXEb
¿
OH ¿
[ HC O ] · ¿ 3
Kb=¿ − 14
Eb F
10 −5 −7 =2.38 x 10 4,2· 10
Kb=
ch·ch c ( 1− h ) 2
ch Kb= 1−h
Como la constante de 1idrólisis es muy pe#uea se puede considerar @ K 1 Q @, Ior lo tanto$ 2
Kb ≅ c h
%@:1
≅
1
*
⇒
√
1 F
−5
2.38 · 10 0,1
F@,-@:' −¿¿
p( F :lo7 OH ¿
F :lo7 c1 F
:lo7%,@@,-@:'* F '/@
⟹
p F @- K p( F @- K '/@ F @@/' Ior lo tanto ' 8e9r$amen8e el :H %e la %$s&lu$9n es b*s$& / +1ora bien, teniendo el p teórico F @@/' y sabiendo el :H e;:er$men8al < 1> %1allado en el laboratorio, acido*, procedemos a establecer el porcenta2e de error/ ¿ 11.2−10 ∨ ¿ x 100 =0.107 x 100 =10.7 11.2
%ε =¿
5enemos el porcenta2e de error entre el valor teórico y el e0perimental$ @/T
CONCLUSION" Iudimos corroborar los p de las soluciones salinas utilizando los m.todos teóricos %aprendidos en teoría* 2untamente con los e0perimentales %en el laboratorio* obteniendo unos errores porcentuales considerablemente aceptables, los cuales, suponemos, "ueron debido a #ue el instrumento con el cual se tomó el p e0perimental no es tan e0acto, incluyendo tambi.n la variación de la coloratura en la cinta la cual "ue muy tenue en una de las soluciones, tambi.n pudimos obtener esa variación en los p por la anti7Zedad y condiciones de los instrumentos del laboratorio /
BIBLIOGRA?IA"
?@A Laboratorio en #uímica -/, proyecto de innovación docente '@@:-R/ [niversidad de Granada ?'A Silva, M/\ Barbosa, J/ #uilibrios iónicos y sus aplicaciones analíticas/ @] ed/ Capítulo '/ d/ Síntesis, '' ?)A Burriel, ^/\ Lucena, ^/\ +rribas, S/\ ern!ndez, J/ Nuímica +nalítica Cualitativa/ @U] ed/ Capítulo '/ d/ Iaranin"o, @RR/
