Constante de equilibrio de un ácido débil (Indicador visual)

Transcripción

1 Constante de equilibrio de un ácido débil (dicador visual) Laboratorio Química Física I QUIM 4051 Ileana Nieves Martínez agosto Propósito Determinar la constante de equilibrio de la disociación (Ka) de un indicador visual ácido-base utilizando medidas espectrofotométricas. agosto

2 Representación de equilibrios H + H 2 O - + H 3 O + K a = [ - ] [H 3 O + ] [H] BH + + H 2 O B + H 3 O + Ka = K + h ] = [B] [H 3O K b [BH + ] agosto Ejemplos de sustancias que absorben dicadores visuales rojo de metilo azul de bromotimol verde de bromocresol Color característico depende de: Estructura en medio ácido o básico Ejemplo: soluciones acuosas ácidas el rojo de metilo Existe como un ión zwitter con estructuras resonantes. agosto

3 Estructuras resonantes de Rojo de Metilo (CH 3 ) 2 N N N H CO 2 HMR Ión switter (CH 3 ) 2 N N N H CO 2 H OH CO 2 CH 3 CO 2 N N N (CH 3 ) 2 N N N CH 3 MR - MR - MR sbach/bios312/labprocedures/met hyl%20red.jpg agosto Equilibrio y ecuación de Henderson-Hasselbach H H 2 O H (1) K a a a H a H H H El negativo del logaritmo a ambos lados de la ecuación: log Ka log H log (3) H pka ph log ph pka log (4) H H Ecuación de Henderson-Hasselbach (2) agosto

4 Determinación de K a por espectrofotometría - y H tienen bandas de absorción en la región visible. (bsorben radiación electromagnética). H Se determina la razón a diferentes ph s Se calcula K a usando la Ecuación de Henderson- Hasselbach agosto Fenómeno de absorción Radiación electromagnética a cierta longitud de onda,. bsorción por la muestra agosto

5 Resultado de la bsorción de la radiación cromóforo Rayo incidente, P 0 Rayo transmitido, P Paso óptico la intensidad del rayo incidente SE REDUCE al pasar a través de la muestra. agosto Medidas de absorción en solución cubeta Solución Rayo incidente de luz monocromática agosto

6 Espectro de absorción y su relación con la luz visible bsorbencia Largo de onda agosto Ley de Beer-Lambert Establece la variación de la densidad óptica o absorbencia a un largo de onda () de luz incidente, I log10 abcbc I0 Donde: a = absortividad = absortividad molar b = paso óptico b = paso óptico c = concentración de la solución [C] = concentración molar agosto

7 strumentación Fuente de radiación Rejillas ajustables fotoresistor registro muestra amplificador monocromador cubeta agosto Desviaciones de la Ley de Beer absorbencia Largo de onda concentración agosto

8 bsorbencia vs concentración absorbencia x concentración + - max Largo de onda, agosto Curva de calibración bsorbencia y m x b b c b x x 0 HMR o MR - c x Concentración agosto

9 bsorbencia individual a ph extremos ph 2: H Forma ácida (10) H H ph 12 : Forma básica (11) absorbencia H básica ácida Largo de onda, agosto En máx de H & - Para determinar j i se hacen curvas de calibración a ph's extremos. H H H H H H H H H (12) H H (13) agosto

10 Curva de calibración a ph s extremos bsorbencia se mide en los max de las formas básicas y ácidas absorbencia H H H ph = 2 = 520 nm - ph = 12 = 425 nm H concentración H ph = 2 = 425 nm - ph = 12 = 520 nm agosto H bsorbencia total para la mezcla TOT H Ley de Beer-Lambert a bc a bc TOT H H ph s intermedios (4 10) (6) (7) b 1( paso óptico) TOT H b H b TOT H H (8) (9) agosto

11 bsorbencia mezclas a ph intermedios H H H total H H total H H (14) (15) absorbencia a bh H Largo de onda, agosto Evaluación de [ - ]/[H] vs ph log ph pk log (16) a pka Q H Sustituyendouna ecuaciónenla otra : H H H total H H total H H H H total H al H H H H total al Q (17) agosto

12 Evaluación gráfica de [ - ]/[H] vs ph pka ph log H ph pka = intecepto log H agosto Evaluación de Q por Determinantes de Cramer H - H H (17) H Concentración de la especie ácida ( H): H H (18) H H agosto

13 Evaluación de Q por Determinantes de Cramer Concentración de la especie básica: H - H H (17) H H H H H (19) H H agosto Evaluación de Q por Determinantes de Cramer Especie básica: Especie ácida: H H H H H H H H H (19) (18) agosto

14 Resultado de la ecuación simultánea Razón de concentraciones de básica a la ácida: Q H H H H H total H al H H H total al (20) agosto Parámetros termodinámicos 0 G RT K298 ln (21) Determinación de otros parámetros termodinámicos: ln K H T RT 0 2 (Ecuación de Van't Hoff) (22) Separando variables e integrando definidamente: ln K298 ln KT H 1 1 R 298 T G H TS 0 (23) (24) agosto