COLEGIO SAN FRANCISCO JAVIER GUIAS Código PGF 03 R07 2009 08 V03 Estudiante: Guía Nº: 2 Profesor: Andrés Fernando Rosero Ortiz Grado: 11 Asignatura: Química Sección: ABCD Tema: Equilibrio químico Equilibrio Acido - base Fecha: Ind. de logro: Comprueba la acidez y la basicidad de las sustancias. Existen dos definiciones aceptadas para ácidos y bases en soluciones acuosas: De acuerdo a Arrhenius en 1184: Un ácido es un compuesto que en disolución acuosa produce protones y una base es toda sustancia que se disocia dando aniones hidroxilo ya que los hidróxidos eran las bases mejor conocidas. Según la teoría de Arrhenius, se pueden escribir los siguientes equilibrios: De acuerdo a Bronsted y Lowry en 1923: Un ácido es toda sustancia capaz de ceder uno o más protones a otra molécula, puesto que las bases presentan propiedades contrarias a los ácidos; las bases son sustancias capaces de aceptar uno o más protones. Los ácidos y bases fuertes se disocian totalmente mientras que los ácidos y bases débiles se disocian parcialmente. Acido fuerte: Acido débil: Base fuerte: Base débil:
EQUILIBRIO ACIDO BASE DÉBIL (Kay Kb) Este es propio de ácido y bases débiles porque su disociación es parcial, por lo tanto manteniendo el concepto de la constante de equilibrio se puede obtener K a y K b constante acida y constante básica. Las constantes de acides se calculan experimentalmente a una temperatura dad y se presenta en tablas específicas. CONSTANTE DE EQUILIBRIO EN EL AGUA. El agua aunque no es un compuesto iónico, presenta una notable polaridad y por ello se disocia en iones, aunque en muy pequeña proporción. En agua pura, la presencia de iones H 3 O+ y OH - que proceden únicamente de su disociación iónica (1), que es el equilibrio acido-base más sencillo (2); además estequiometricamente se tiene que la concentración de H 3 O + y OH - son iguales (3) por lo tanto: (1) (2) (3) La ecuación (3) se la define como el producto iónico del agua (Kw) donde: K c [H 2 O] = Kw, el cual a 25 C tiene un valor de 1x10-14 por lo tanto: Por lo que en el agua pura Así, la presencia de un ácido en disolución dará lugar a un aumento de la concentración de iones H +, mientras que la presencia de una base dará lugar a su disminución, lo que hará aumentar la concentración de iones OH -. Siempre que tengamos el agua como disolvente, si la temperatura no varía, el producto iónico debe mantenerse constante. Por lo anterior en la solución se puede presentar los siguientes casos: [H + ] = [OH - ]; Solución neutra [H + ] > 1x10-7 y [OH - ] < 1x10-7 ; solución acida [OH - ] > 1x10-7 y [H + ] < 1x10-7 ; solución básica
EL ph EN UNA SOLUCIÓN Sorensen introdujo en 1909 el concepto de ph con el objeto de simplificar el manejo de concentraciones de protones. Así, definió el ph como el logaritmo decimal cambiado de signo de la concentración de protones: Para calificar las disoluciones atendiendo a esta relación se emplean los términos: ESCALA DE ph: INDICADORES ACIDO BASE VALOR ph: Un indicador químico es un ácido o base débil cuya forma disociada tiene diferente color que la forma sin disociar, ello es debido a que están formados por sistemas resonantes aromáticos, que pueden modificar la distribución de carga según la forma que adopten. Esta alteración por el desplazamiento hacia una forma más o menos disociada, hace que la absorción energética del sistema se modifique y con ello el color. Se podría establecer un equilibrio de disociación para una forma de indicador ácido HIn:
QUE ES UNA TITULACIÓN? La titulación o valoración de soluciones tiene como objetivo determinar la concentración de una solución acida o básica desconocida denominada solución analizada. Esto se logra a través de la adición de pequeños volúmenes de una solución acida o básica de concentración conocida o la solución valorada. SOLUCIÓN VALORADA ----------------SOLUCIÓN ANALIZADA Este proceso se basa en la neutralización ya que una solución es ácido y por el contrario la otra solución es una base. (la concentración de H + debe ser igual a la concentración de OH - ) a esto se le llama punto de equivalencia. (Se trabaja en N). Para calcular la concentración de la solución analizada debe tenerse en cuenta la siguiente igualdad: N A = normalidad del acido V A = volumen del acido N B = normalidad de la base V B = volumen de la base N A. V A = N B. V B Solución acido o base con concentración conocida. (Solución valorada) Solución acido o base con concentración desconocida (Solución analizada) ACTIVIDADES Apliquemos lo aprendido: 1. Calcular el ph y el poh de las siguientes concentraciones: a. HCl 0.235 M b. NaOH 0.150 M c. HCl 1x10-8 M d. Ca(OH) 2 8 M e. HCl 0.010 M f. Ca(OH) 2 1x10-4 M 2. Calcular el ph de la disolución obtenida al añadir: a. 5.023 g de HClO 4 a 0.5001 L de HClO 4 0,100M.suponer que no hay variación de volumen.
b. 18.5 g de Ca(OH) 2 a 0.251 L de disolución de Ca(OH) 2 0.100 M, y completando la disolución con agua hasta obtener 1 L. 3. Calcular el ph y el poh de las siguientes soluciones: a. 0.250 mol de HNO 3 en 0.250 L de solución b. 0.110 M en KNO 3 c. 0.010 mol de NaOH en 0.100 L de solución d. 35 g de HCl en 2000 ml de solución 4. Resolver los siguientes ejercicios: Si el producto iónico del agua se indica como 1x10-14, determinar el valor de [H + ] y [OH - ] en cada caso: a. [H + ] = 1x10-4 b. [OH - ] = 3x10-6 c. [OH - ] =0,002 d. [H + ] = 5.38x10-4 e. [H + ] = 0,0086 Calcular el ph de una solución de vinagre que contiene 2.5 g de acido acético (CH 3 COOH) por litro de solución. La constante de acidez Ka = 1.8x10-5 Calcular Ka o Kb según sea el caso, asumiendo una concentración 0,1 M a. Acido débil ph = 5.4 b. Base débil ph = 9.0 5. Profundicemos: a. El ph de la lluvia acida es de 3.4, calcular la concentración de [H + ] y [OH - ] b. Una muestra de orina contiene una [H + ] de 4.6x10-6 mol/l, determinar su ph y establece si es una sustancia acida, básica o neutra. c. La sangre humana tiene por lo menos cinco sistemas amortiguadores de los cuales el más importante es el de carbonato acido ácido carbonico. Consulta como actúa este sistema y cómo influye en el ph de la sangre. 6. Investiguemos: a. Consulta que son las curvas de titulación y para que se las utiliza (Coloca un ejemplo) b. Investiga que son las soluciones buffer o tampón, cuál es su utilidad y expone un ejemplo de estas soluciones en el cuerpo humano y en el laboratorio. c. Escoja 10 sustancias (implementos de aseo, alimentos etc) que tengas en tu hogar, luego elabora un diagrama en el cual se ubiquen desde el más acido hasta el más básico consultado su valor de ph. d. Consultar diferentes pigmentos vegetales (extractos vegetales) los cuales se los pueda usar como indicadores de ph, escribir la estructura de los pigmentos y el por qué sirven como indicadores. e. Consultar que son los ácidos poliproticos, escribe algunos ejemplos. f. El ph en el laboratorio se lo mide con un instrumento llamado el phmetro, el cual ytiliza un electrodo sensible para medir el grado de acides de una solución. Consultar como el fundamento de funcionamiento del phmetro y dibujar o pegar una imagen de este.