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7. Equilibrios ácido-base II. Contenidos. Equilibrios ácido-base II Propiedades ácido-base de las sales: hidrólisis. Indicadores ácido-base Reacciones ácido-base. Valoraciones. Disoluciones reguladoras. Capacidad amortiguadora. Bibliografía recomendada.

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7. Equilibrios ácido-base II

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7 equilibrios cido base ii

7. Equilibrios ácido-base II

Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10 7. Equilibrio ácido-base II


Contenidos

Contenidos

Equilibrios ácido-base II

Propiedades ácido-base de las sales: hidrólisis.

Indicadores ácido-base

Reacciones ácido-base. Valoraciones.

Disoluciones reguladoras. Capacidad amortiguadora.

Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10 7. Equilibrio ácido-base II


Bibliograf a recomendada

Bibliografía recomendada

  • Petrucci: Química General, 8ª edición. R. H. Petrucci, W. S. Harwood, F. G. Herring, (Prentice Hall, Madrid, 2003).

    • Secciones 17.7, 18.2, 18.3, 18.4

Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10 7. Equilibrio ácido-base II


Comportamiento cido base de los iones hidr lisis

Comportamiento ácido-base de los iones: hidrólisis

Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10 7. Equilibrio ácido-base II


Sales de cidos fuertes y bases fuertes

Sales de ácidos fuertes y bases fuertes

Los iones de la ionización de ácidos o de bases fuertes son estables y no tienen carácter ácido ni básico

Como consecuencia, las disoluciones de sales de ácidos fuertes y bases fuertes son neutras

• Disolución de una sal de ácido fuerte y base fuerte

Iones estables, ni ácidos ni básicos.

Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10 7. Equilibrio ácido-base II


Iones de cidos d biles

Iones de ácidos débiles

Los iones resultantes de la ionización de un ácido débil tienen comportamiento básico; por lo tanto, establecen su propio equilibrio de ionización de base

ácido

base

conjugados

es una base

[Lectura: Petrucci 17.7]

Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10 7. Equilibrio ácido-base II


Iones de bases d biles

Iones de bases débiles

Los iones resultantes de la ionización de una base débil tienen comportamiento ácido; por lo tanto, establecen su propio equilibrio de ionización de ácido

base

ácido

conjugados

es un ácido

[Lectura: Petrucci 17.7]

Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10 7. Equilibrio ácido-base II


Hidr lisis de sales

Hidrólisis (de sales)

(Como consecuencia de lo anterior) Las disoluciones de sales de ácidos débiles o de bases débiles no son neutras: se hidrolizan

• Disolución de una sal de ácido débil y base fuerte

estable

base

Ejemplo: pH de una disolución NaCN(ac) 0,20 M.

[pH de una disolución de una base débil]

[Lectura: Petrucci 17.7]

Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10 7. Equilibrio ácido-base II


Hidr lisis de sales1

Hidrólisis (de sales)

(Como consecuencia de lo anterior) Las disoluciones de sales de ácidos débiles o de bases débiles no son neutras: se hidrolizan

• Disolución de una sal de base débil y ácido fuerte

estable

ácido

Ejemplo: pH de una disolución NH4Cl(ac) 0,20 M.

[pH de una disolución de un ácido débil]

[Lectura: Petrucci 17.7]

Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10 7. Equilibrio ácido-base II


Hidr lisis de sales2

Hidrólisis (de sales)

(Como consecuencia de lo anterior) Las disoluciones de sales de ácidos débiles o de bases débiles no son neutras: se hidrolizan

• Disolución de una sal de ácido débil y base débil

pH ácido o básico dependiendo de la comparación de las fuerzas ácidas y básicas de los dos iones

base

ácido

pH>7 en este caso

[Lectura: Petrucci 17.7]

Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10 7. Equilibrio ácido-base II


Indicadores y valoraciones cido base

Indicadores y valoraciones ácido-base

Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10 7. Equilibrio ácido-base II


Indicadores cido base

Indicadores ácido-base

  • Sustancias cuyo color depende del pH de la disolución en la que están presentes

    • ácidos débiles cuyas formas ácida y básica conjugadas tienen colores distintos

color A

color B

color B

viraje

color A

[Lectura: Petrucci 18.3]

Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10 7. Equilibrio ácido-base II


Indicadores cido base1

Indicadores ácido-base

rojo de alizarina

naranja de metilo

rojo de quinaldina

azul de bromofenol

azul de bromotimol

azul de timol

amarillo de alizarina

amarillo Clayton

fenolftaleína

1,6

3,5

4,1

5,3

7,3

9,5

11

12,7

9,2

1,7

pKa

[Lectura: Petrucci 18.3]

Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10 7. Equilibrio ácido-base II


Valoraci n cido base

Valoración ácido-base

  • Determinación de la concentración de un ácido (base) en una disolución por reacción de neutralización con una base (ácido)

    • Midiendo un volumen de disolución necesario para alcanzar cantidades estequiométricas de ácido y base

      • ej. 1: A + B → Sal + H2O nA/nB = 1nA=nB

      • ej. 2: 2A + 3B → Sal + H2O nA/nB = 2/33nA=2nB

valorante:

ej.2:

muestra problema:

[Lectura: Petrucci 18.4]

Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10 7. Equilibrio ácido-base II


Valoraci n cido base1

Valoración ácido-base

  • Punto de equivalencia (pde) de una valoración

    • Es la disolución alcanzada cuando los reactivos valorante y valorado han reaccionado en cantidades estequiométricas

      • determinado por el reactivo limitante (el reactivo que se agota)

  • Punto final de una valoración

    • Es la disolución alcanzada cuando se detiene la valoración

    • Se determina por la observación de un cambio brusco

      • de color de un indicador (viraje)

      • del pH indicado por un pH-metro

      • ...

  • Se ha de elegir el indicador de modo que el punto final coincida con el punto de equivalencia

[Lectura: Petrucci 18.4]

Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10 7. Equilibrio ácido-base II


Valoraci n de un cido fuerte con una base fuerte

Valoración de un ácido fuerte con una base fuerte

Ejemplo: Valoración de 25,00 ml de HCl(ac) 0,100 M con NaOH(ac) 0,100 M

Reacción global:

Disolución de un ácido fuerte

1) Punto inicial:

Disolución de un ácido fuerte

2) Puntos intermedios:

(Reactivo limitante: la base)

[Lectura: Petrucci 18.4]

Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10 7. Equilibrio ácido-base II


Valoraci n de un cido fuerte con una base fuerte1

Valoración de un ácido fuerte con una base fuerte

Ejemplo: Valoración de 25,00 ml de HCl(ac) 0,100 M con NaOH(ac) 0,100 M

Disolución de una sal de ácido fuerte y base fuerte

3) Punto de equivalencia:

(Proporciones estequiométricas)

Disolución de una base fuerte

4) Puntos posteriores al pde:

(Reactivo limitante: el ácido)

[Lectura: Petrucci 18.4]

Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10 7. Equilibrio ácido-base II


Valoraci n de un cido fuerte con una base fuerte curva de valoraci n

Valoración de un ácido fuerte con una base fuerte: curva de valoración

Ejemplo: Valoración de 25,00 ml de HCl(ac) 0,100 M con NaOH(ac) 0,100 M

Punto de equivalencia

[disolución de una sal de ácido fuerte y base fuerte: pH=7]

Punto final de la valoración con fenolftaleína

Punto final de la valoración con rojo de quinaldina

[Lectura: Petrucci 18.4]

Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10 7. Equilibrio ácido-base II


Valoraci n de un cido d bil con una base fuerte

Valoración de un ácido débil con una base fuerte

Ejemplo: Valoración de 25,00 ml de HAc(ac) 0,100 M con NaOH(ac) 0,100 M.

Ka(HAc)=1,8x10-5.

Reacción global:

1) Punto inicial:

Disolución de un ácido débil

3) Punto de equivalencia:

Disolución de una sal de ácido débil y base fuerte (hidrólisis)

[Lectura: Petrucci 18.4]

Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10 7. Equilibrio ácido-base II


Valoraci n de un cido d bil con una base fuerte curva de valoraci n

Valoración de un ácido débil con una base fuerte:curva de valoración

Ejemplo: Valoración de 25,00 ml de HAc(ac) 0,100 M con NaOH(ac) 0,100 M.

Ka(HAc)=1,8x10-5.

Punto de equivalencia

[disolución de una sal de ácido débil y base fuerte: pH>7]

Punto final de la valoración con fenolftaleína

Punto final de la valoración con azul de bromofenol

[Lectura: Petrucci 18.4]

Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10 7. Equilibrio ácido-base II


Valoraci n de un cido polipr tico h 3 po 4 ac con naoh ac

Valoración de un ácido poliprótico: H3PO4(ac) con NaOH(ac)

pH

2o pde

10.0

8.0

6.0

1er pde

4.0

2.0

0.0

5.0

10.0

15.0

20.0

25.0

V NaOH(ac) 0.100 M (ml)

1er pde

2o pde

3er pde

[Lectura: Petrucci 18.4]

Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10 7. Equilibrio ácido-base II


Disoluciones reguladoras

Disoluciones reguladoras

Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10 7. Equilibrio ácido-base II


Disoluciones reguladoras1

Disoluciones reguladoras

  • Objetivo: Disoluciones que tengan el pH estable ante posibles adiciones de ácidos y de bases

    • Disoluciones reguladoras, amortiguadoras o tampón

    • P.ej., la mayor parte de la vida sólo se puede mantener en rangos pequeños de pH

      • En humanos

        • pH normal: 7,4 (7,35-7,45)

        • pH compatible con la vida: (7,0-7,8)

    • ¿Qué características deben tener estas disoluciones?

      • Debe contener cantidades suficientes de un ácido (que neutralice las bases que se añadan) y de una base (que neutralice los ácidos que se añadan)

      • El ácido y la base no deben reaccionar entre si

        • un ácido y una base conjugados

        • reaccionan (se intercambian H+, pero mantienen sus concentraciones

    • ¡Disoluciones de ácidos débiles y de sales suyas con bases fuertes!

    • o disoluciones de bases débiles y de sales suyas con ácidos fuertes

    • otras

[Lectura: Petrucci 18.2]

Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10 7. Equilibrio ácido-base II


Disoluciones reguladoras2

Disoluciones reguladoras

¿Cuáles de las siguientes disoluciones son reguladoras del pH? ¿Qué equilibro entre ácido y base conjugados se establece?

SI

base

ácido

NO

es estable (ni ácido ni base)

SI

ácido

base

NO

es estable (ni ácido ni base)

SI

base

ácido

[Lectura: Petrucci 18.2]

Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10 7. Equilibrio ácido-base II


Amortiguadores tampones fisiol gicos

Amortiguadores (tampones) fisiológicos

Amortiguador proteína (principalmente hemoglobina)

[intracelular]

ácido

base

Amortiguador fosfato

[intracelular]

ácido

base

Amortiguador bicarbonato

[ósea; intra/extracelular]

ácido

base

Ec. de

Henderson-Hasselbach

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Disoluciones reguladoras3

Disoluciones reguladoras

Ejemplo: Disolución amortiguadora de ácido acético y acetato sódico

y

Se establece el equilibrio:

Ec. de

Henderson-Hasselbach

[Lectura: Petrucci 18.2]

Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10 7. Equilibrio ácido-base II


Preparaci n de disoluciones reguladoras

Preparación de disoluciones reguladoras

  • Elegir un ácido débil con un pKa próximo al valor de pH deseado

  • Las molaridades de la sal y del ácido deben ser mucho mayores que Ka y que Kb (o Kh)

  • La razón entre molaridades de sal y ácido debe estar comprendida entre 0,1 y 10

[Lectura: Petrucci 18.2]

Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10 7. Equilibrio ácido-base II


Preparaci n de disoluciones reguladoras1

Preparación de disoluciones reguladoras

Ejemplo: Se dispone de HAc (Ka=1,8x10-5, pKa=4,74) y de HF (Ka=3,5x10-4, pKa=3,45) y de sus respectivas sales sódicas. Se desea preparar 500 ml de una disolución reguladora de pH=5,09. Señala cómo hacerlo.

• Con HAc y NaAc

• p.ej.

hasta 500ml

[Lectura: Petrucci 18.2]

Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10 7. Equilibrio ácido-base II


Variaciones de ph de disoluciones reguladoras

Variaciones de pH de disoluciones reguladoras

Ejemplo: a) ¿Cuánto cambia el pH de 100,0 ml de agua destilada al añadir 1,0 ml de HCl(ac) 0,1 M? b) ¿Y al añadir 1,0 ml de NaOH(ac) 0,1 M?

Inicialmente:

a) + 1,0 ml HCl(ac) 0.1M

b) + 1,0 ml NaOH(ac) 0.1M

[Lectura: Petrucci 18.2]

Química (1S, Grado Biología, G12) UAM 2009/10 7. Equilibrio ácido-base II


Variaciones de ph de disoluciones reguladoras1

Variaciones de pH de disoluciones reguladoras

Ejemplo: a) ¿Cuánto cambia el pH de 100,0 ml de una disolución tampón de NaAc(0,224 M)/HAc(0,100 M) al añadir 1,0 ml de HCl(ac) 0,1 M? b) ¿Y al añadir 1,0 ml de NaOH(ac) 0,1 M? [HAc (Ka=1,8x10-5, pKa=4,74)]

Inicialmente:

[Lectura: Petrucci 18.2]

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Variaciones de ph de disoluciones reguladoras2

Variaciones de pH de disoluciones reguladoras

Ejemplo: a) ¿Cuánto cambia el pH de 100,0 ml de una disolución tampón de NaAc(0,224 M)/HAc(0,100 M) al añadir 1,0 ml de HCl(ac) 0,1 M? b) ¿Y al añadir 1,0 ml de NaOH(ac) 0,1 M? [HAc (Ka=1,8x10-5, pKa=4,74)]

a) + 1,0 ml HCl(ac) 0.1M:

[Lectura: Petrucci 18.2]

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Variaciones de ph de disoluciones reguladoras3

Variaciones de pH de disoluciones reguladoras

Ejemplo: a) ¿Cuánto cambia el pH de 100,0 ml de una disolución tampón de NaAc(0,224 M)/HAc(0,100 M) al añadir 1,0 ml de HCl(ac) 0,1 M? b) ¿Y al añadir 1,0 ml de NaOH(ac) 0,1 M? [HAc (Ka=1,8x10-5, pKa=4,74)]

b) + 1,0 ml NaOH(ac) 0.1M:

[Lectura: Petrucci 18.2]

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Capacidad reguladora e intervalo de regulaci n

Capacidad reguladora e intervalo de regulación

Capacidad reguladora: cantidad de ácido o base que una disolución reguladora puede neutralizar sin que se produzca una variación grande de pH [experiencia + convenio: se considera una variaciones grandes de pH aquellas que superan una unidad]

Intervalo de regulación: intervalo de pH en el que una disolución reguladora neutraliza ácidos y bases manteniendo su poder de regulación

[experiencia + convenio: mantiene su poder regulador si la razón de concentraciones de las formas ácida y base conjugadas se mantiene entre 0,1 y 10]

[Lectura: Petrucci 18.2]

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