QUIMICA ANALÍTICA (63.05) SOLUCIONES DE ANFOLITOS Lic. Ana María Martín Sr. Hernán Pellegrini

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1 QUIMIA ANALÍTIA (65) SOLUIONES DE ANFOLITOS 65 Lic Ana María Martín Sr Hernán Pellegrini

2 SOLUIONES DE ANFOLITOS Martín, Ana María y Pellegrini, Hernán La teoría de Bronsted y Lory define a las especies como un ácido o una base de acuerdo a su función en la reacción ácido-base de transferencia de un catión hidrógeno Una especie anfiprótica es aquella que puede actuar tanto como ácido o como base (puede perder o ganar un H ) dependiendo del otro reactante Por ejemplo, HO - actúa como un ácido en presencia de NaOH pero como una base en presencia de Hl Loa aniones que tienen hidrógenos ionizables son anfipróticos en ciertos solventes como el agua Las características anfipróticas del agua es una propiedad importante de este solvente Ejemplos de anfolitos en solución acuosa: - HO HS- HPO - Hidrogeno carbonato Hidrogeno sulfuro Hidrógeno fosfato La puesta en solución de NaHO provoca las reacciones siguientes: NaHO (s) Na HO - HO - H O H O O - HO - H O OH - H O H O H O OH - a [ ][ HO O ] b [ OH ] O [ HO ] [ HO ] [H O ][OH - ] El balance de masa para este sistema es: a [Na ] a [H O ] [HO - ] [O - ] Y el balance de electro neutralidad es: [Na ] [H O ] [OH - ] [HO - ] [O - ] a

3 Si la concentración analítica de la sal es mayor que - M desestimamos los [H O ] y [OH - ] pues podemos considerar que los cationes hidrógenos liberados por el HO - en la reacción como ácido son neutralizados por los HO - que se forman por la reacción como base ombinando el balance de electro neutralidad con el balance de masa y las desestimaciones propuestas y simplificando queda: a a - [H O ] [O - ] [H O ] [O - ] a a [ ][ H O HO ] [ HO ] [ HO ][ O ] [H O ] [ HO ] ph p p a a Sin embargo, no siempre puede desestimarse [H O ] y [OH - ]; en los siguientes ejemplos se muestran algunas excepciones Ejemplo Nº: alcular el ph de una solución acuosa que es, M en carbonato ácido de sodio NaHO a 5º 7 Datos:,6 ;,67 ;, Reacciones y onstantes: H O H O HO H O HO H O O H O [ HO ] [ H O ],6 [ O ] [ HO ],67 7 HO H O H O OH b 8, 7,,6 O H O HO OH b,,,67 H O H O H O OH [ OH ], Estimación: Estudiando el comportamiento de la especie anfolítica en agua puede advertirse que H OH b con lo que [ ] [ ]

4 Balance protónico: [ H O ] [ OH ] [ ] Supuestos: O [ ], M HO [ ] H O [ OH ] [ ] O Reemplazando en el balance protónico los supuestos y luego las concentraciones molares de las demás especies, por las expresiones que involucran las constantes asociadas a las reacciones de equilibrio antes descriptas queda: [ H O ] [ ] O [ ] H álculo del ph: 7 9,6,67,56 M ph 8, De hecho (p p ) (6,5,) 8, Verificación de supuestos: 9 [ H O ], M y,56 M por lo que es desestimable frente a [ ] H 6 [ O ], M y [ OH ],9 M por lo que [ OH ] es desestimable frente a [ ] Ejemplo Nº: O O

5 5 alcular el ph de una solución acuosa que es, M en di hidrógeno ortofosfato de sodio ( NaH PO ) a 5º 8 Datos: 5,9 ; 6,7 ;,8 ;, Reacciones y onstantes: H PO H O H PO H O H PO H O HPO H O H O HPO H O PO [ H PO ] [ H PO ] 5,9 [ HPO ] [ H PO ] 6,7 [ PO ] [ HPO ],8 8 H PO H O H PO OH b,69, 5,9 HPO H O PO OH b 7,6 8, 6,7 PO H O HPO OH b,8,,8 H O H O H O OH [ OH ], Estimación: Estudiando el comportamiento de la especie anfolítica en agua puede advertirse que OH H con lo que [ ] [ ] b Balance protónico: [ H PO ] [ OH ] [ HPO ] [ ] Supuestos: PO [ PO ], M H [ PO ] [ HPO ] [ OH ] [ ] HPO

6 6 Reemplazando en el balance protónico los supuestos y luego las concentraciones molares de las demás especies, por las expresiones que involucran las constantes asociadas a las reacciones de equilibrio antes descripta nos queda: [ H PO ] [ ] [ ] HPO H 5,9 (6,7 ), 5,9, 8 6 7,6 M ph 5, Véase que si podría desestimarse frente a y de tal modo se llegaría a la expresión con lo que ph (p p ) Esto sucedería si (5,9 ) 5,9 pero aquí esta aproximación no se cumple puesto que, M,59 M De hecho (p p ) (, 7,), 7 5, Verificación de supuestos: 6 [ HPO ] 8,5 M y [ PO ] 5,6 M por lo que [ PO ] es desestimable frente a [ ] HPO 6 9 [ HPO ] 8,5 M y [ OH ],8 M por lo que [ OH ] es desestimable frente a [ ] 6 5 [ H PO ], M y,68 M por lo que [ PO ] Ejemplo Nº: HPO H no es desestimable frente a

7 7 alcular el ph de una solución acuosa que es, M en sulfuro ácido de sodio NaHS a 5º 8 5 Datos: 9, ;, ;, Reacciones y onstantes: H S H O HS H O HS H O S H O [ HS ] [ H S] 9, [ S ] [ HS ], 5 8 HS H O H S OH b 7, 8, 9, S H O H O H O,, HS OH b 8, 5 H O OH [ OH ], Estimación: Estudiando el comportamiento de la especie anfolítica en agua puede advertirse que H OH b con lo que [ ] [ ] Balance protónico: [ H S] [ OH ] [ ] Supuestos: S [ HS ], M [ ] [ H S] H Reemplazando en el balance protónico los supuestos y las concentraciones molares de las demás especies, por las expresiones que involucran las constantes asociadas a las reacciones de equilibrio antes descriptas queda: [ H S] [ OH ] [ ] S

8 8 álculo del ph:, 9,, 8 5 8, 9, 9,6 M ph, Véase que si podría desestimarse se llegaría a la expresión frente a y de tal modo con lo que ph (p p ) Esto sucedería si (,, 5 cumple puesto que, M 8, M ) 8, M pero aquí ésta aproximación no se De hecho (p p ) (7,,9), 98, Verificación de supuestos: [ H S],5 M y 9,6 M por lo que es desestimable frente a [ S] H [ S ],5 6 M y [ OH ], M por lo que [ OH ] no es desestimable frente a [ ] S Bibliografía Butler, J N Solubility and ph calculations Addison Wesley Publishing ompany, Inc 96 Ebbing, D D General hemistry Houghton Mifflin 99