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Theodore L. Brown; H. Eugene LeMay,Jr. y Bruce E. Bursten
QUMICALA CIENCIA CENTRAL11a edicin
John D. BookstaverSt. Charles Community College, Cottleville, MO
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17Aspectos
adicionales delequilibrio acuoso
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Equilibrioacuoso El efecto del in comn
Considere una disolucin de cido
actico:
Si se adiciona in acetato a la
disolucin, Le Chtelier dice que elequilibrio se desplazar a la izquierda.
CH3COOH(ac) + H2O(l) H3O+(ac)+ CH3COO(ac)
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Equilibrioacuoso El efecto del in comn
La extensin de la ionizacin de un
electrolito dbil disminuye al adicionar
a la disolucin un electrolito fuerte que
tiene un in en comn con el
electrolito dbil.
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Equilibrioacuoso El efecto del in comn
Calcule la concentracin del in fluoruro y el pH
de una disolucin que es de 0.20 Men HF y de
0.10 Men HCl.
Kapara el HF es de 6.8 104.
[H3O+] [F]
[HF]Ka= = 6.8 10
-4
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Equilibrioacuoso El efecto del in comn
Debido a que el HCl, un cido fuerte, tambin
est presente, la [H3O+] inicial no es 0, sino0.10 M.
[HF], M [H3O+], M [F], M
Inicialmente 0.20 0.10 0Cambio x +x +x
En equilibrio 0.20 x 0.20 0.10 + x 0.10 x
HF(ac) + H2O(l) H3O+(ac) + F(ac)
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Equilibrioacuoso El efecto del in comn
= x
1.4 103
= x
(0.10) (x)
(0.20)6.8 104 =
(0.20) (6.8 104)
(0.10)
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Equilibrioacuoso El efecto del in comn
Por lo tanto, [F] = x= 1.4 103
[H3O+] = 0.10 + x= 0.10 + 1.4 103 = 0.10 M
Entonces, pH = log (0.10)pH = 1.00
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Equilibrioacuoso Disoluciones amortiguadoras
Son disoluciones de
un par cido-base
conjugado dbil. Son particularmente
resistentes a los
cambios de pH, aun
cuando se adicionaun cido o una base
fuerte.
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Equilibrioacuoso Disoluciones amortiguadoras
Por ejemplo, si se adiciona una pequea cantidad de
hidrxido a una disolucin equimolar de HF en NaF,
el HF reacciona con el OH para formar F y agua.
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Equilibrioacuoso Disoluciones amortiguadoras
De manera similar, si se adiciona un cido,el F reacciona con ste para formar HF y agua.
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Equilibrioacuoso
Clculos con disolucionesamortiguadoras
Considere la expresin de la constante
de equilibrio para la disociacin de un
cido genrico, HA:
[H3O+] [A]
[HA]Ka=
HA + H2O H3O+ + A
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Equilibrioacuoso
Clculos con disolucionesamortiguadoras
Reacomodando ligeramente, se convierte
en:[A]
[HA]Ka= [H3O+]
Tomando el logaritmo negativo de ambos
lados, obtenemos:[A]
[HA]log Ka=log [H3O
+] + log
pKa
pHcido
base
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Equilibrioacuoso
Clculos con disolucionesamortiguadoras
As:
pKa= pH log[base]
[cido]
Reacomodando, se vuelve
pH = pKa+ log[base]
[cido]
Esta es laecuacin de Henderson
Hasselbalch.
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Equilibrioacuoso Ecuacin de HendersonHasselbalch
Cul es el pH de una disolucin
amortiguadora que es 0.12 Men cido
lctico, CH3CH(OH)COOH y 0.10 Men
lactato de sodio?
Kapara el cido lctico es 1.4 104.
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Equilibrioacuoso Intervalo de pH
El intervalo de pH es el intervalo de
valores de pH sobre el que un sistema
amortiguador funciona efectivamente.
Es mejor elegir un cido con un pKa
cercano al pH deseado.
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Equilibrioacuoso
Cuando se adicionan cidos o basesfuertes a una disolucin amortiguadora
es seguro asumir que todo el cido o base
fuerte se consume en la reaccin:
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1. Determine cmo afecta la
reaccin de neutralizacin a las
cantidades del cido dbil y subase conjugada en la disolucin.
2. Utilice la ecuacin de
HendersonHasselbalch para
determinar el nuevo pH de ladisolucin.
Equilibrioacuoso
Cuando se adicionan cidos o basesfuertes a una disolucin amortiguadora
Cl l d l bi d H
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Equilibrioacuoso
Clculo de los cambios de pH endisoluciones amortiguadoras
Se forma una disolucin amortiguadora
adicionando 0.300 mol de HC2H3O2 y
0.300 mol de NaC2H3O2 en aguasuficiente para formar un 1.00 L de
disolucin. El pH de la disolucin
amortiguadora es 4.74. Calcule el pHde esta disolucin despus de que se
adicionen 0.020 mol de NaOH.
Cl l d l bi d H
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Equilibrioacuoso
Clculo de los cambios de pH endisoluciones amortiguadoras
Antes de la reaccin, dado que:
mol HC2H3O2 = mol C2H3O2
pH = pKa= log (1.8 105) = 4.74
Cl l d l bi d H
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Equilibrioacuoso
Clculo de los cambios de pH endisoluciones amortiguadoras
Los 0.020 mol de NaOH reaccionarn con los 0.020 mol
del cido actico:
HC2H3O2(ac) + OH(ac) C2H3O2(ac) + H2O(l)
HC2H3O2 C2H3O2 OH
Antes de la
reaccin
0.300 mol 0.300 mol 0.020 mol
Despus de la
reaccin
0.280 mol 0.320 mol 0.000 mol
Cl l d l bi d H
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Equilibrioacuoso
Clculo de los cambios de pH endisoluciones amortiguadoras
Ahora utilice la ecuacin de Henderson
Hasselbalch para calcular el nuevo pH:
pH = 4.74 + log (0.320)(0.200)
pH = 4.74 + 0.06pH
pH = 4.80
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Equilibrioacuoso Titulacin
En esta tcnica se
adiciona lentamente
una base (o un cido)de concentracin
conocida a una
disolucin de un cido
(o una base).
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Equilibrioacuoso Titulacin
Se utilizan unmedidor de pH o
indicadores para
determinar cuando la
disolucin ha
alcanzado el punto de
equivalencia, al cual
la cantidadestequiomtrica del
cido es igual a la de
la base.
Titulacin de un cido fuerte
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Equilibrioacuoso
Titulacin de un cido fuertecon una base fuerte
Desde el inicio de
la titulacin hasta
casi el punto de
equivalencia, el
pH se eleva
lentamente.
Titulacin de un cido fuerte
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Equilibrioacuoso
Titulacin de un cido fuertecon una base fuerte
Justo antes (y
despus) del
punto de
equivalencia, el
pH aumenta
rpidamente.
Titulacin de un cido fuerte
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Equilibrioacuoso
Titulacin de un cido fuertecon una base fuerte
En el punto de
equivalencia,
moles de cido =moles de base. La
disolucin slo
contiene agua y la
sal del catin de labase y el anin del
cido.
Titulacin de un cido fuerte
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Equilibrioacuoso
Titulacin de un cido fuertecon una base fuerte
A medida que se
adiciona ms base,
el aumento en pHalcanza a nivelarse.
Titulacin de un cido dbil
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Equilibrioacuoso
Titulacin de un cido dbilcon una base fuerte
A diferencia del casoanterior, la baseconjugada del cidoafecta el pH cuando
sta se forma. En el punto de
equivalencia el pHes >7.
Se utiliza comnmentefenolftalena como unindicador en estastitulaciones.
Titulacin de un cido dbil
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Equilibrioacuoso
Titulacin de un cido dbilcon una base fuerte
En cada punto debajo del punto de
equivalencia, el pH de la disolucin durante latitulacin se determina a partir de las
cantidades del cido y su base conjugada
presentes en ese tiempo particular.
Titulacin de un cido dbil
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Equilibrioacuoso
Titulacin de un cido dbilcon una base fuerte
Con cidos ms
dbiles, el pH inicial
es ms alto y los
cambios de pHcercanos al punto
de equivalencia son
ms sutiles.
Titulacin de un cido dbil
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Equilibrioacuoso
Titulacin de un cido dbilcon una base fuerte
El pH en el punto de
equivalencia en esta
titulacin es < 7. El rojo de metilo es el
indicador de
eleccin.
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Equilibrioacuoso Titulaciones de cidos poliprticos
Cuando se titula
un cido
poliprtico con
una base,existe un punto
de equivalencia
para cada
disociacin.
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P d d l bilid d
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Equilibrioacuoso Productos de solubilidad
La expresin de la constante de equilibrio
para este equilibrio es:
Kps= [Ba2+
] [SO42
]
donde a la constante de equilibrio, Kps, se
le llama producto de solubilidad.
P d t d l bilid d
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Equilibrioacuoso Productos de solubilidad
Kpsnoes lo mismo que solubilidad.
La solubilidad se expresa por lo general
como la masa del soluto disuelta en 1 L (g/L)
o 100 mL (g/mL) de disolucin, o en mol/L(M).
F f l l bilid d
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Equilibrioacuoso Factores que afectan la solubilidad
El efecto del in comn
Si uno de los iones en una disolucin en
equilibrio ya est disuelto en la disolucin,
el equilibrio se desplazar a la izquierda yla solubilidad de la sal disminuir.
BaSO4(s) Ba2+(ac) + SO42(ac)
F t f t l l bilid d
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Equilibrioacuoso Factores que afectan la solubilidad
pH
Si una sustancia
tiene un anin
bsico, ser mssoluble en una
disolucin cida.
Las sustancias con
cationes cidos son
ms solubles en
disoluciones
bsicas.
F t f t l l bilid d
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Equilibrioacuoso Factores que afectan la solubilidad
Iones complejos
Los iones metlicos pueden actuar como cidos deLewis y formar iones complejos con bases de Lewis
en el disolvente.
F t f t l l bilid d
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Equilibrioacuoso Factores que afectan la solubilidad
Iones complejos
La formacin
de estos iones
complejos
aumenta la
solubilidad de
estas sales.
F t f t l l bilid d
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Equilibrioacuoso Factores que afectan la solubilidad
Anfoterismo
Los xidos e hidrxidos
metlicos anfotricos
son solubles en uncido o base fuerte,
debido a que actan
como cidos o como
bases.
Ejemplos de tales
cationes son Al3+, Zn2+,
y Sn2+.
S f i it d ?
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Equilibrioacuoso Se formar un precipitado?
En una disolucin:
Si Q= Kps, el sistema est en
equilibrio y la disolucin estsaturada.
Si Q< Kps, puede disolverse ms
slido hasta que Q= Kps.
Si Q> Kps, la sal se precipitar hastaque Q= Kps.
P i it i l ti d i
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Equilibrioacuoso Precipitacin selectiva de iones
Pueden
utilizarse las
diferencias en
las solubilidadesde las sales
para separar
iones en una
mezcla.
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