Clas Cap I.1 Equilibrio Ionico (1)

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Química Inorgánica y Análisis químico

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  • 1

    QUMICA INORGNICA y ANLISIS QUMICOS

    Cap. I.1 Equilibrio inico. cidos y bases: Teoras cido base: Arrhenius, Brnsted-Lowry. cidos y bases fuertes y dbiles. Equilibrio de ionizacin de cidos y bases dbiles. Ka y Kb. Producto de ionizacin del agua. Escala de pH.

    Mg. Luis R. Angeles Villn

    Disociacin acuosa de molculas (covalentes)?

    pH?

    Las sustancias inicas en solucin acuosa se ..

  • 2

    Teorias cido/Base

    Caractersticas de los cidos (R. Boyle 1680)

    1.Disuelven muchas sustancias.

    2.Cambian el color de algunos colorantes naturales

    (indicadores)

    3.Pierden sus propiedades caractersticas cuando se

    mezclan con lcalis (bases).

    Gay-Lussac en 1814 concluy:

    Los cidos neutralizan las bases y ambos tipos de sustancias solamente pueden definirse en trminos de

    sus reacciones mutuas

    Teorias cido/Base

    Teora de Arrhenius (Svante Arrhenius, 1844):

    Teora de la disociacin electroltica de las reacciones cido-

    bsicas.

    Sustancias que en disolucin acuosa generan:

    H+ (ac) son CIDAS

    OH- (ac) son BSICAS

    NEUTRALIZACIN

    CIDO + BASE AGUA

    H+ (ac) + OH

    (ac) H2O (l)

  • 3

    Teora de Brnsted-Lowry (1932)

    Donador de protones (H+): CIDO

    Aceptor de protones (H+): BASE

    conjugada conjugado

    Base cido cido Base

    K (ac) OH (ac) NH (l) OH (ac) NH

    conjugado conjugada

    cido Base Base cido

    K (ac) OH (ac) A (ac) OH (ac) HA

    2121

    b423

    2121

    a32

    Para el cido1 y su base1 conjugada o para la base1 y su cido1 conjugado se cumple:

    Ka Kb = Kw a 25 C Kw = 1 1014

    Disociacin completa y parcial

    *Grfico del libro de Qumica de R. Chang y W. College. 2002

  • 4

    Electrolitos Fuertes y Dbiles

    Electrolito Fuerte Electrolito Dbil No Electrolito

    HCl CH3COOH (NH2)2CO (urea)

    HNO3 HF CH3OH

    HClO4 HNO2 C2H5OH

    H2SO4 NH3 C6H12O6 (glucosa)

    NaOH H2O C12H22O11 (sacarosa)

    Ba(OH)2

    Compuestos

    Inicos

    *Tabla del libro de Qumica de R. Chang y W. College. 2002

    Constantes de ionizacin de cidos y Bases Dbiles

  • 5

    Constantes de ionizacin de cidos y Bases Dbiles

    Constantes de ionizacin de cidos y Bases Dbiles

  • 6

    Ejemplo: Para una solucin acuosa de cido actico (CH3COOH o HAc, Ka : 1,75 10

    5), 0,2 M , cules sern las concentraciones de

    las especies presentes cuando se alcance el equilibrio?

    Balance de moles HAc (ac) + H2O (l) H3O+ (ac) + Ac

    (ac)

    Para 1 L Inicio: 0,2 - - -

    Rx: -x - x x

    Eq: (0,2-x) - x x

    M 1087,1][Ac ]O[H

    M 1981,0 [HAc]

    moles 1087,1x ,20

    x1075,1

    0,2 x) (0,2 aprox. si , )(

    )(1075,1

    3

    1

    1087,1-

    3

    1

    )1087,1(2,0

    32

    5

    1

    x2,0

    2

    1x

    5

    3

    3

    R

    A

    N

    G

    O

    pH

  • 7

    pH ?

    pH = log [H3O+]

    [H3O+]= [H+]

    Concentracin iones hidronio o hidrgeno en mol/L (M)

    H2O - Enlaces covalentes - Electrolito muy dbil Autoioniza

    (ac) OH (ac) OH (l) OH (l) OH 322

    Equilibrio fuertemente desplazado a la izquierda

    Cmo se obtiene la escala de pH ?

  • 8

    Cmo se obtiene la escala de pH ?

    Kw = 1.0 x 1014

    a 25 C

    pH ACIDO : [H3O+] > [OH]

    pH BSICO : [H3O+] < [OH]

    pH NEUTRO : [H3O+] = [OH]

    (ac) OH(ac) OH (l) OH (l) OH 322

    ]OH[]OH[K 3W

    Kw : Constante del producto inico del agua (C)

    pH CIDO: [H3O+] > [OH

    ]

    ( [H3O+] > [OH] ) [H3O

    +]

    [H3O+]2 > [H3O

    +] . [OH]

    Sabemos que: [H3O+] . [OH] =1.0 x 1014

    entonces:

    [H3O+]2 > 1.0 x 1014 tomando log y 1

    tenemos:

    -2 log [H3O+] < 14 - log [H3O

    +] < 7 pH < 7

    Cmo se obtiene la escala de pH ?

  • 9

    pH BSICO: [H3O+] < [OH]

    ( [H3O+] < [OH] ) [H3O

    +]

    [H3O+]2 < [H3O

    +] . [OH]

    Sabemos que: [H3O+] . [OH] =1.0 x 1014

    entonces:

    [H3O+]2 < 1.0 x 1014 tomando log y 1

    tenemos:

    -2 log [H3O+] > 14 - log [H3O

    +] > 7 pH > 7

    Cmo se obtiene la escala de pH ?

    pH NEUTRO: [H3O+] = [OH]

    ( [H3O+] = [OH] ) [H3O

    +]

    [H3O+]2 = [H3O

    +] . [OH]

    Sabemos que: [H3O+] . [OH] =1.0 x 1014

    entonces:

    [H3O+]2 = 1.0 x 1014 tomando log y 1

    tenemos:

    -2 log [H3O+] = 14 - log [H3O

    +] = 7 pH = 7

    Y los extremos de la escala de pH?

  • 10

    Cul es la importancia del pH ?

    Procesos

    enzimticos:

    Hidrlisis cida de la sacarosa por

    catlisis de la

    enzima invertasa

    produce D(+)

    glucosa y D(-)

    fructosa.

    Muchos Procesos Naturales son altamente dependientes del valor del pH:

    Muchos Procesos Naturales son

    altamente dependientes del valor del pH:

    Colorantes naturales como

    Cloruro de cianidina:

    pH alto matiz azul de las

    amapolas.

    pH bajo color rojo de las

    rosas.

  • 11

    Muchos Procesos Naturales son altamente

    dependientes del valor del pH:

    En la sangre:

    Exceso de H+ Acidosis Estado de Coma

    Exceso de OH Alcalosis Espasmos y convulsiones

    Muchos Procesos Industriales son

    altamente dependientes del valor del pH:

    La lixiviacin cianurante de oro, cida de cobre, etc.

    Algunas plantas necesitan que el suelo tenga un rango definido de pH para un buen crecimiento.

    Baos Galvnicos, produccin de derivados lcteos, etc.

  • 12

    Importancia del pH en el Medio Ambiente:

    Lluvia cida y deficiencia de magnesio: Daa Bosques. Desmineralizan los suelos. Requieren fertilizantes los suelos. Los animales contraen ttano antes del ao. Los seres humanos desordenes intestinales.

    Cmo se mide el pH ?

    1. Indicadores cido- base:

    Aplicable a soluciones incoloras y/o suspensiones ligeramente coloreadas.

    Color a pH alto Color a pH bajo

    Usar cantidades muy pequeas, de manera que este no influya en la [H+] de los constituyentes de la solucin a medir.

  • 13

    pH-metros

    Consideraciones:

    Aplicable a todo tipo de soluciones, suspensiones y superficies.

    Debe elegirse el electrodo apropiado.

    Debe tenerse una nocin de la conductividad de la muestra a medir.

    Debe seguirse la especificacin establecida si existe.

  • 14