Equilibrio Ionico Informe 8

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    13-Jul-2016
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RESUMENA continuacin se mostrar el desarrollo de la prctica nmero ocho ``Equilibrio inico . Pues esta se realizar con el objetivo de estudiar los procesos de hidrolisis de soluciones salinas a travs del uso de indicadores de pH en la solucin resultante. Adems estudiaremos la importancia y el comportamiento de una solucin buffer ante la adicin de pequeas cantidades de cido fuerte y de una base fuerte.En la primera parte se analizar cmo se da el comportamiento de ciertas sales (NaCl, NH4Cl, CH3COONa) en solucin acuosa .As realmente se la capacidad que presentan algunas sales para convertir las soluciones en acidas, bsicas o neutras. Seguidamente para ver los efectos del ion comn se trabajara con la solucin de NH3 y los reactivos de NH4Cl y NaCl para ver qu efectos causa el incremento de estas sustancias en dicha solucin. Por ltimo se ver el procedimiento para la preparacin de una solucin buffer, para as aplicarla sobre cidos y bases fuertes observando la funcin que cumple como amortiguador de pH.A travs de este informe esperamos que incentive en el lector, una crtica correcta a nuestro trabajo y si es posible que nos apoye en la mejora y correccin de este.

INTRODUCCINExisten reacciones principalmente en solucin acuosa, que al llegar al equilibrio presenten iones, esto indica que la sustancia inicial se ioniza o disocia parcialmente. Realmente la mayora de las sustancias que se emplean en el laboratorio se encuentran en solucin acuosa, haciendo que estas puedan ser de carcter cido, bsico o neutro.No solamente se hace uso de estas sustancias en el laboratorio, tambin se presentan en la vida cotidiana y que mucha gente lo desconoce, los cidos y las sales son tan comunes como el vinagre (cidoactico), la aspirina (cidoacetilsaliclico, la leche de magnesia (hidrxido de magnesio) y el destapa caeras (mezcla de carbonato de sodio). Adems de ser el principal activo de productos medicinales y domsticos los cidos y bases son importantes en los procesos industriales y fundamentalmente en los sistemas biolgicos.Hay infinidad de procesos industriales que tienen lugar a un pH determinado. Un ejemplo del manejo del pH, es en el control de los deshechos de subproductos industriales en las corrientes de las aguas residuales de la industria jabonera, de las industrias fabricantes de acumuladores de plomo, etc.

PRINCIPIOS TERICOSHIDROLISIS DE SALESLa hidrlisis es una reaccin cidobase que se produce aldisolver determinadas sales en agua. La reaccin tiene lugar entre uno de los iones de la sal y el agua y, hay que tener en cuenta que se trata de una reaccin de equilibrio. Slo pueden dar hidrlisis los siguientes iones: Los aniones, (carga negativa), procedentes de los cidos dbiles (Kapequeas).En otras palabras son las bases conjugadas de los cidos procedentes, por ello siendo bases fuertes. Los cationes, (carga positiva), procedentes de las bases dbiles (Kbpequeas). En otras palabras son los cidos conjugados de los bases procedentes, por ellos siendo cidos fuertes.

EQUILIBRIO INICOEl equilibrio inico es un tipo especial de equilibrio qumico, caracterizado por la presencia de especies qumicas en solucin acuosa, las cuales producen iones. Las especies que producen en solucin cargas son denominadas electrolitos. Un electrolito es cualquier especie que permite la conduccin de lacorriente elctrica. En base a esto, se clasifica a los electrolitos en base a dos criterios: Comportamiento en solucin: electrolitos cidos, bsicos, y neutros. Capacidad conductora: electrolitos fuertes y dbiles.SALES DE CIDO FUERTE Y BASE FUERTEEstas sales no se hidrolizan. Todas las sales se disocian completamente en sus iones (ya que son compuestos inicos), pero en el caso de las sales de cido fuerte y base fuerte, estos iones no reaccionan con el agua. Por ejemplo:Na2SO4 2 Na++ SO4-2 (reaccin totalmente desplazada)H2SO4+ 2 H2O SO4-2+ 2 H3O+al ser un cido fuerte, esta reaccin tambin estar muy desplazada, por lo tanto la reaccin inversa, es decir, la del anin con el agua para volver a dar el cido, no se podr dar (y sta sera la reaccin de hidrlisis).Para el otro ion de la sal (Na+), al proceder de una base fuerte, le ocurrir lo mismo:Na(OH) Na++ OH-Esta reaccin est totalmente desplazada a la derecha, por lo que la reaccin inversa, la del catin con el agua para volver a dar el hidrxido sdico, nunca se dar.Otro ejemplo de este tipo de sales es:MgCl2 Mg+2+ 2 Cl-El cloruro magnsico proviene del cido clorhdrico, que es un cido fuerte, y del hidrxido magnsico, que es una base fuerte, por lo que ni el catin magnesio Mg+2, ni el anin cloruro Cl-, se hidrolizarn.Al disolver este tipo de sales en agua,el pH resultante es igual a 7, ya que al no producirse ni un exceso de protones ni de iones hidroxilo, el pH ser el del agua.

SALES DE CIDO FUERTE Y BASE DBILEn este caso, el anin no se hidrolizar ya que proviene de un cido fuerte, pero si se hidrolizar el catin ya que proviene de una base dbil.Darn lugar a soluciones acuosas cidas puesto que el catin reacciona con el agua para dar protones.Vamos a ver un ejemplo con la sal de cloruro amnico (NH4Cl):(reaccin completamente desplazada)

el anin no reaccionar con el agua al provenir de un cido fuerte:Cl- + H2O no reaccionael catin al provenir de una base dbil reacciona con el agua de la siguiente manera (y sta es la reaccin de hidrlisis):NH4++ 2 H2O NH4OH + H3O+la constante de esta reaccin de hidrlisis ser:

si multiplicamos y dividimos por [OH-] resulta:

por otra parte:

luego:

esta ecuacin nos permite calcular la constante de hidrlisis conociendo Kwy la constante de disociacin de la base dbil (Kb).Es fcil calcular la concentracin de protones si se conoce la concentracin de la sal en disolucin (c) y la fraccin de dicha sal que se hidroliza (a). Vamos a verlo con un ejemplo:NH4ClNH4++Cl-

inicio (M)c00

equilibrio (M)0cc

ya que la reaccin est totalmente desplazada.Como el catin proviene de una base dbil se hidrolizar segn la siguiente ecuacin qumica:NH4++2 H2ONH4OH+H3O+

inicio (M)c-00

equilibrio (M)c(1 -a)-caca

Sustituyendo en la constante de hidrlisis resulta:

si Kh< 1O-4, entoncesase puede despreciar frente a 1 y resulta que:de donde:

y una vez determinado la concentracin de protones, ya podemos calcular el pH que dejar la disolucin de dicha sal (y el pOH).pH = log [H3O+]pOH = 14 - pHRecordemos que en la hidrlisis de sales de cido fuerte base dbil, la disolucin resultante debe ser cida, por lo que el pH calculado debe ser inferior a 7.SALES DE CIDO DBIL Y BASE FUERTEEn este caso es el anin procedente del cido el que reacciona con el agua hidrolizndose y dar lugar a disoluciones bsicas porque el anin al reaccionar con el agua producir aniones OHcomo veremos en el siguiente ejemplo:CH3COONa CH3COO-+ Na+(reaccin completamente desplazada)

como el catin proviene de una base fuerte no se hidrolizar:Na++ H2O no reaccionapero el anin al provenir de un cido dbil si reaccionar con el agua segn la siguiente reaccin de hidrlisis:CH3COO-+ H2O CH3COOH + OH-

multiplicando y dividiendo por [H3O+] resulta:

por otra parte:

luego:

de la misma forma que en el caso anterior, para calcular el pH de la disolucin de una sal de este tipo:CH3COONaCH3COO-+Na+

inicio (M)c00

equilibrio (M)0cc

ya que la reaccin est totalmente desplazada.Comoel anin proviene de un cido dbil se hidrolizar segn la siguiente ecuacin qumica:CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-

inicio (M)c-00

equilibrio (M)c(1 -a)-caca

Sustituyendo en la constante de hidrlisis resulta:

si Kh< 1O-4, entoncesase puede despreciar frente a 1 y resulta que:de donde:

y una vez determinado la concentracin de iones hidroxilo, ya podemos calcular el pOH, y a partir de l, el pH que dejar la disolucin de dicha sal.pOH = log [OH-]pH = 14 - pOHrecordemos que en la hidrlisis de sales de cido dbil base fuerte, la disolucin resultante debe ser bsica, por lo que el pH calculado debe ser superior a 7.

DISOLUCIONES AMORTIGUADORES(BUFFER)Mantener el pH constante es vital para el correcto desarrollo de las reacciones qumicas y bioqumicas que tienen lugar tanto en los seres vivos como, a nivel experimental, en el laboratorio. Losamortiguadores(tambin llamados disoluciones amortiguadoras, sistemas tampn obuffers) son aquellasdisoluciones cuya concentracin de protones apenas varaal aadir cidos o bases fuerte.Cambio de pH tras aadir cido/base al aguaCambio de pH tras aadir cido/base a una disolucin amortiguadora

PROCEDIMIENTO EXPERIMENTALHIDROLISIS DE SALESA. En un tubo de ensayo colocamos 5 mL de agua y agregamos en una cantidad mnima aproximadamente menor que 0.2g. Luego repartimos por igual en dos tubos de ensayo y agregamos una gota de diferentes indicadores a cada tubo. + 1 gota de ROJO DE METILO (4.4 - 6.2)5 mL rojo - amarillo +

TUBO A + 1 gota de AZUL DE BROMOTIMOL (6.2 7.6) Amarrillo azulREACCION

B. En otro tubo de ensayo colocamos 5 mL de agua y agregamos en una cantidad similar a la anterior. Luego de la misma manera repartimos por igual en dos tubos de ensayo y agregamos una gota de diferentes indicadores a cada tubo.

CARCTER ACIDO + 1 gota de ROJO DE METILO (4.4 - 6.2)5 mL rojo - amarillo +

TUBO B