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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 ..

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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)

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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

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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

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Constantes de ionizacin de cidos y Bases Dbiles

Constantes de ionizacin de cidos y Bases Dbiles

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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

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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 ?

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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 ?

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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?

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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.

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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.

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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.

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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.

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