Reacciones ácido-base: equilibrios cotidianos. Prof: Mario Azan

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1 Reacciones ácido-base: equilibrios cotidianos Prof: Mario Azan

2 Diferenciando ácidos y bases

3 Indicadores ácido-base Extracto vegetal, el cual adquiere dos colores claramente diferenciados según se encuentre en un medio ácido o en un medio básico.

4 Teorías ácido-base 1887 Según Arrhenius ( ) - ácidos son sustancias que dan iones hidrógeno, H + -bases son sustancias que dan iones hidroxilo, OH -

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8 Según Brönsted y Lowry (1923) en disolución acuosa -ácidos son especies dadoras de protones, éstos pasan seguidamente a moléculas de agua, formándose H 3 O + -bases son especies que reciben protones del agua, éstas se transforman en iones hidroxilo, OH -. Las reacciones pueden describirse en términos de pares conjugados. El ácido y su base conjugada constituyen un sistema conjugado. Ácido y base se diferencian en un protón. Puede representarse: ácido base conjugada + protón El protón no tiene existencia libre, y debe pasar a otra base. En consecuencia se establece un equilibrio en un doble sistema conjugado: acido 1 + base 2 base 1 + acido 2

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11 Recordatorio La formula de una base conjugada siempre tiene un átomo de hidrogeno menos y una carga negativa mas que la formula del ácido correspondiente

12 Reacciones de neutralización La reacción entre soluciones ácidas y básicas se llama neutralización

13 El agua como anfótero

14 Equilibrio iónico del agua

15 Equilibrio iónico del agua

16 CONCEPTO DE ph. La concentración de iones H 3 O + en mol/l suelen variar entre los límites y Para expresar estas concentraciones mediante números sencillos Sörensen, en 1909 introdujo el concepto de ph. El ph es una medida del grado de acidez de las sustancias y corresponde al logaritmo negativo de la concentración de protones, [H + ]. ph = -log[h + ]

17 La acidez se define a través del ph, donde: ph= -log [H + ]

18 A 25 ºC se cumple que K w = [H 3 O + ]. [OH - ] = tomando logaritmos y cambiando el signo -log Kw = - log [H 3 O + ] - log [OH - ] pkw = ph + poh = 14 Esta expresión permite relacionar las concentraciones de iones hidronio e hidroxilo en una disolución.

19 [ H 3 O + ] ph carácter ácido ácido ácido ácido ácido ácido neutro básico básico básico básico básico básico básico

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21 Medición y calculo de ph La concentración de iones OH - en cierta disolución amoniacal para limpieza domestica, es 0,0025M. Calcule la concentración de iones H +

22 Ejercicio La concentración de iones H + en cierta disolución de vinagre para aliñar ensaladas, es 1,0 x 10-6 M. Calcule la concentración de iones OH -

23 Ejercicio La concentración de iones H + en una botella de vino de mesa fue de 3,2x10-4 M inmediatamente después de haber sido destapada. Solo se consumió la mitad del vino; se encontró que la otra mitad, después de haber permanecido expuesta al aire durante un mes, tuvo una concentración de iones hidrogeno igual a 1,0x10-3 M. Calcule el ph del vino en estas dos ocasiones.

24 Súper capo El ph del agua de lluvia colectada en cierta región del noreste de Chile fue de 4,82. Calculese la concentración de H + en esa agua dulce.

25 Extra súper capo Cuál será el ph de una disolución de hidróxido de sodio (NaOH) que tiene un poh de 4? Y cual es la concentración de H +?

26 Fuerza de ácidos y bases Ácidos y bases fuertes: las sustancias ácidas y básicas que se disocian completamente en solución acuosa son ácidos y bases fuertes. Ácidos y bases débiles: los ácidos y bases débiles son sustancias que en solución acuosa se disocian parcialmente, estableciéndose un equilibrio entre la fase molecular y la fase iónica.

27 Soluciones ácidas y básicas: sistema en equilibrio ( constante de disociación) Cómo leemos los valores de la constante de disociación? En las soluciones de ácidos y bases fuertes, el equilibrio esta desplazado hacia la forma disociada, es decir, hacia los productos. En las soluciones de ácidos y bases débiles, el equilibrio esta desplazado hacia la forma molecular, es decir, hacia los reactantes.

28 Titilación: aplicación practica de la neutralización La titulación es una técnica que sirve para averiguar la concentración que tiene una solución ácida o básica, mediante una neutralización controlada.

29 Titulaciones En una experiencia realizada en un laboratorio se neutralizan 50 ml de ácido clorhídrico (HCl) con 100 ml de hidróxido de sodio (NaOH) 0,5 M. Cuál es la concentración molar del ácido clorhídrico?

30 Se necesitan titular 40 ml de solución de ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) con una solución de hidróxido de sodio (NaOH) de concentración igual a 0,05 mol/l. Si en la titilación se ocupan 80 ml de hidróxido de sodio para alcanzar el punto de equivalencia, Cuál es la concentración del ácido?

31 Identifique los pares conjugados ácido-base en las siguientes reacciones: NH 3(ac) + HF (ac) <---> NH 4 + (ac) + F - (ac) CH 3 COOH (ac) + H 2 O (l) <--> CH 3 COO (ac) + H 3 O + (ac) NH 2 - +NH 3 -> NH NH 2 -

32 Prueba 21 de Agosto Paginas de la 95 a la 99

33 Fuertes Débiles

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36 Ácido débil: se debe tomar en cuenta la K a Se puede escribir la siguiente ecuación matemática HA + H 2 O H 3 O + + A - Inicial Ca 0 0 En el equilibrio Ca-x x x -Por lo tanto: Ka = (x) (x) (Ca-x) Ka = x 2 /Ca

37 Ejemplo Calcular el ph en una solución de ácido acético (CH 3 COOH) que tiene una concentración de 0,50 mol/l. La Ka del ácido acético es 1,8x10-5 CH 3 COOH<---> CH 3 COO - + H +

38 Ejercicio súper capo La Ka del ácido cianhídrico, HCN, es 4,8x Calcule su poh si la concentración del ácido cianhídrico es de 0,355mol/L.

39 Disoluciones amortiguadoras Son aquellas que tienen la característica de resistir a un cambio de ph después de la adición de pequeñas cantidades de un ácido o base fuerte, o después de diluir la solución Existe 1 situación que nos interesa: Combinación de ácido débil y una sal del mismo ácido. ph = PKa + log (sal) (ácido)

40 Ejemplo de equilibrio del ácido y su sal Equilibrio del ácido CH 3 COOH<--->CH 3 COO - + H + Equilibrio de la sal CH 3 COONa<---> CH 3 COO - + Na + -El aumento de la concentración de H + genera: CH 3 COO - + H > CH 3 COOH -Un aumento de la concentración de OH - genera: CH 3 COOH + OH > H 2 O + CH 3 COO -

41 Ejercicio Calcular el ph de una solución que es 0,2 mol/l en ácido acético (HAc) y 0,2 mol/l de acetato de sodio (NaAc) A 200mL de la disolución se le agrega 0,001 mol de ácido clorhídrico (HCl). Determine el ph de la nueva disolución.

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43 HIDRÓLISIS El comportamiento ácido o básico de las disoluciones acuosas de sales neutras se debe a que, al menos, uno de los iones de la sal reacciona con el agua y se produce la hidrólisis.

44 Desde el punto de vista cualitativo, pueden presentarse 4 casos distintos: Sal de ácido fuerte y base fuerte. HCl + NaOH «NaCl + H 2 O Ej) NaCl, KI, NaNO 3, etc. Na + + H 2 O No reacciona. Cl - + H 2 O No reacciona

45 Sal de ácido fuerte y base débil. HCl + NH 3 «NH 4 + Cl - Ej) NH4Cl, NH4NO3, etc. Cl - no hidroliza NH 4 + hidroliza

46 Sal de ácido débil y base fuerte. HCH 3 COO + NaOH «Na + CH 3 COO - Ej) NaCH3COO, KCN, Na2CO3, etc. Na + no hidroliza CH 3 COO - hidroliza

47 Sal de ácido débil y base débil. HCH 3 COO + NH 3 «NH CH 3 COO - Ej) NH4CH3COO,NH4CO3 NH 4 + CH 3 COO ambos hidrolizan

48 Titulación

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