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Química (1S, Grado Biología) UAM 7. Equilibrio ácido-base II
7. Equilibrios ácido-base II7. Equilibrios ácido-base II
Química (1S, Grado Biología) UAM 7. Equilibrio ácido-base II 2
ContenidosContenidos
Equilibrios ácido-base II Equilibrios ácido-base II
• Propiedades ácido-base de las sales: hidrólisis. Propiedades ácido-base de las sales: hidrólisis. • Indicadores ácido-baseIndicadores ácido-base• Reacciones ácido-base. Valoraciones. Reacciones ácido-base. Valoraciones. • Disoluciones reguladoras. Capacidad amortiguadora. Disoluciones reguladoras. Capacidad amortiguadora.
Química (1S, Grado Biología) UAM 7. Equilibrio ácido-base II 3
Bibliografía recomendadaBibliografía 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) UAM 7. Equilibrio ácido-base II
Comportamiento Comportamiento ácido-base de los ácido-base de los iones: hidrólisisiones: hidrólisis
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Sales de ácidos fuertes y bases fuertesSales 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
• Disolución de una sal de ácido fuerte y base fuerte
NaCl Na Cl Iones estables, ni ácidos ni básicos. 7pH
2 2NaOH H O Na H O OH 2 3HCl H O Cl H O
Como consecuencia, las disoluciones de sales de ácidos fuertes y bases fuertes son neutras
Química (1S, Grado Biología) UAM 7. Equilibrio ácido-base II 6
Iones de ácidos débilesIones 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
2 3HA H O A H O 3[ ][ ]
[ ] a
A H OK
HA
2 3HCN H O CN H O 106,2 10aK
ácido baseconjugados
2A H O HA OH [ ][ ]
[ ] b
HA OHK
A
a b wK K K
2 32H O H O OH (1) (2)
(2)
(1)
2CN H O HCN OH 14
510
1,0 101,6 10
6,2 10bK
14,00a bpK pK
es una baseCN
[Lectura: Petrucci 17.7]
3[ ][ ] wH O OH K
Química (1S, Grado Biología) UAM 7. Equilibrio ácido-base II 7
Iones de bases débilesIones 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
2B H O HB OH [ ][ ]
[ ] b
HB OHK
B
base ácido
conjugados
2 3HB H O B H O 3[ ][ ]
[ ] a
B H OK
HB
a b wK K K
2 32H O H O OH (1) (2)
(2)
(1)
3 2 4NH H O NH OH 51,8 10bK
14,00a bpK pK
4 2 3 3NH H O NH H O 14
105
1,0 105,6 10
1,8 10aK
4NH es un ácido
[Lectura: Petrucci 17.7]
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Hidrólisis (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
NaCN Na CN 7pH estable base
2CN H O HCN OH 51,6 10( )
wh b
a
KK K
K HCN
Ejemplo: pH de una disolución NaCN(ac) 0,20 M.
[ ]HCN[ ]OH
xx w x
[ ]CN 0c x
[pH de una disolución de una base débil]2
0b
xK
c
0c 0bx K c 5 31,6 10 0,20 1,8 10x
3log1,8 10 2,75pOH 14,00 14,00 2,75 11,25pH pOH
x xx
[Lectura: Petrucci 17.7]
0c 0c 0c
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Hidrólisis (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 base débil y ácido fuerte
4 4NH Cl NH Cl 7pH estableácido
Ejemplo: pH de una disolución NH4Cl(ac) 0,20 M.
3[ ]NH
3[ ]H Oxx w x
4[ ]NH 0c x
[pH de una disolución de un ácido débil]2
0a
xK
c
0c 0ax K c 10 55,6 10 0,20 1,1 10x
5log1,1 10 4,96pH
4 2 3 3NH H O NH H O 10
3
5,6 10( )w
h ab
KK K
K NH
x xx
[Lectura: Petrucci 17.7]
0c 0c 0c
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Hidrólisis (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 débil
4 4NH CN NH CN baseácido
4 2 3 3NH H O NH H O 10
3
5,6 10( )w
ab
KK
K NH
pH ácido o básico dependiendo de la comparación de las fuerzas ácidas y básicas de los dos iones
2CN H O HCN OH 51,6 10( )
wb
a
KK
K HCN
pH>7 en este caso
[Lectura: Petrucci 17.7]
Química (1S, Grado Biología) UAM 7. Equilibrio ácido-base II
Indicadores y Indicadores y valoraciones ácido-valoraciones ácido-
basebase
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Indicadores ácido-baseIndicadores 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
2 3HIn H O In H O 3[ ][ ]
[ ] a
In H OK
HIn
color A color B
3
[ ][ ]
[ ]a
HInH O K
In
[ ]
log[ ]a
HInpH pK
In
3[ ]H O [ ] [ ]HIn In color A
3[ ]H O [ ] [ ]HIn In color B
[ ] [ ]HIn In virajeapH pK
apH pK
apH pK
[Lectura: Petrucci 18.3]
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Indicadores ácido-baseIndicadores ácido-base
[ ]10
[ ]
HIn
In
[ ]log
[ ]a
HInpH pK
In
1apH pK
[ ]0,1
[ ]
HIn
In 1apH pK
[ ]1
[ ]
HIn
In apH pK
azu
l de t
imol
azu
l de t
imol
9,21,7
pKa 12,7
am
ari
llo C
layto
nam
ari
llo C
layto
n
am
ari
llo d
e a
lizari
na
am
ari
llo d
e a
lizari
na
11
fen
olf
tale
ína
fen
olf
tale
ína
9,57,3
azu
l de b
rom
oti
mol
azu
l de b
rom
oti
mol
rojo
de a
lizari
na
rojo
de a
lizari
na
5,3
azu
l de b
rom
ofe
nol
azu
l de b
rom
ofe
nol
4,1
nara
nja
de m
eti
lonara
nja
de m
eti
lo
3,51,6
rojo
de q
uin
ald
ina
rojo
de q
uin
ald
ina
[Lectura: Petrucci 18.3]
2 3HIn H O In H O
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Valoración ácido-baseValoración 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 = 1 nA=nB
• ej. 2: 2A + 3B → Sal + H2O nA/nB = 2/3 3nA=2nB
Bdsln mlVB Bdsln 1000
B][
ml
molBBmolnB
BmolnB B3
A2
mol
molej.2:
AmolnAAdsln mlVA
muestra problema:
valorante:
Adsln
A
mlV
moln
A
A
l
ml
1
1000
Adsln
A][l
molA
[Lectura: Petrucci 18.4]
Química (1S, Grado Biología) UAM 7. Equilibrio ácido-base II 15
Valoración ácido-baseValoración 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]
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Valoración de un ácido fuerte con una base fuerteValoración 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
1) Punto inicial: Disolución de un ácido fuerte
3[ ] 0,100H O M log 0,100 1,00pH
2) Puntos intermedios: Disolución de un ácido fuerte
10,00 ( )ml NaOH ac 3
(2,500 10,00 0,100)[ ] 0,0429 ;
(25,00 10,00)
mmolH O M
ml
1,37pH
24,00 ( )ml NaOH ac 33
2,500 24,00 0,100[ ] 2,04 10 ;
25,00 24,00H O M M
2,69pH
3 33( ) 25,00 10 0,100 2,500 10 2,500n H O mol mol mmol
(Reactivo limitante: la base)
24,90 ( )ml NaOH ac 43
2,500 24,90 0,100[ ] 2,00 10 ;
25,00 24,90H O M M
3,70pH
2HCl NaOH NaCl H O Reacción global:
[Lectura: Petrucci 18.4]
(Y de una sal de a.f. y b.f.)
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Valoración de un ácido fuerte con una base fuerteValoración de un ácido fuerte con una base fuerte
3) Punto de equivalencia: Disolución de una sal de ácido fuerte y base fuerte
7,00pH
4) Puntos posteriores al pde: Disolución de una base fuerte
26,00 ( )ml NaOH ac 11,29pH
40,00 ( )ml NaOH ac 12,36pH
(Proporciones estequiométricas)
(Reactivo limitante: el ácido)
25,10 ( )ml NaOH ac 425,10 0,100 2,500[ ] 2,00 10 ;
25,00 25,10OH M M
10,30pH
326,00 0,100 2,500[ ] 1,96 10 ;
25,00 26,00OH M M
40,00 0,100 2,500[ ] 0,0231 ;
25,00 40,00OH M M
Ejemplo: Valoración de 25,00 ml de HCl(ac) 0,100 M con NaOH(ac) 0,100 M
[Lectura: Petrucci 18.4]
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Valoración de un ácido fuerte con una base fuerte: Valoración de un ácido fuerte con una base fuerte: curva de valoracióncurva de valoración
Punto de equivalenciaPunto de equivalencia[disolución de una sal de ácido fuerte y base fuerte: pH=7]
Punto final Punto final de la de la valoración con fenolftaleínavaloración con fenolftaleína
Punto final Punto final de la valoración de la valoración con rojo de quinaldinacon rojo de quinaldina
Ejemplo: Valoración de 25,00 ml de HCl(ac) 0,100 M con NaOH(ac) 0,100 M
[Lectura: Petrucci 18.4]
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Disoluciones resultantes durante las valoracionesDisoluciones resultantes durante las valoraciones
HCl con NaOH HAc con NaOH
Inicio
Antes del pde
Punto de equivalencia
Después del pde
HCl
NaCl
NaCl y HCl
NaCl y NaOH
HAc
NaAc
NaAc y HAc
NaAc y NaOH
R-NH2 con HCl
RNH2
RNH3Cl
RNH3Cl y RNH2
RNH3Cl y HCl
hidrólisispH>7
hidrólisispH<7
neutra
reguladora reguladora a.fuerte
a.fuerte a.débil
b.fuerte ~b.fuerte
b.débil
~a.fuerte
AF con BF AD con BF BD con AF
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Valoración de un ácido débil con una base fuerteValoración 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.
1) Punto inicial: Disolución de un ácido débil
2 3HAc H O Ac H O x xx
3[ ]H Ox w x
[ ]HAc 0c x 0 0,100c M2
0a
xK
c 0 0,0013ax c K M
log 0,0013 2,87pH
3) Punto de equivalencia: Disolución de una sal de ácido débil y base fuerte (hidrólisis)
NaAc Na Ac
2Ac H O HAc OH
[ ]HAc
[ ]OH
xx w x
[ ]Ac0c x
2
0b
xK
c
0
25,00 0,1000,0500
25,00 25,00c M
60 5,3 10bx K c M 5,28pOH
x xx105,6 10
( )w
ba
KK
K HAc
2HAc NaOH NaAc H O Reacción global:
8,72pH [Lectura: Petrucci 18.4]
25,00 0,100 / 0,100 25,00NaOHV mL mL
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Valoración de un ácido débil con una base fuerte:Valoración de un ácido débil con una base fuerte:curva de valoracióncurva 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 final Punto final de la valoración de la valoración con azul de bromofenolcon azul de bromofenol
Punto de equivalenciaPunto de equivalencia[disolución de una sal de ácido débil y base fuerte: pH>7]
Punto final Punto final de la de la valoración con fenolftaleínavaloración con fenolftaleína
[Lectura: Petrucci 18.4]
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Disoluciones resultantes durante las valoracionesDisoluciones resultantes durante las valoraciones
HCl con NaOH HAc con NaOH
Inicio
Antes del pde
Punto de equivalencia
Después del pde
HCl
NaCl
NaCl y HCl
NaCl y NaOH
HAc
NaAc
NaAc y HAc
NaAc y NaOH
R-NH2 con HCl
RNH2
RNH3Cl
RNH3Cl y RNH2
RNH3Cl y HCl
hidrólisispH>7
hidrólisispH<7
neutra
reguladora reguladora a.fuerte
a.fuerte a.débil
b.fuerte ~b.fuerte
b.débil
~a.fuerte
AF con BF AD con BF BD con AF
Química (1S, Grado Biología) UAM 7. Equilibrio ácido-base II 23
Disoluciones resultantes durante las valoracionesDisoluciones resultantes durante las valoraciones
HCl con NaOH HAc con NaOH
Inicio
Antes del pde
Punto de equivalencia
Después del pde
HCl
NaCl
NaCl y HCl
NaCl y NaOH
HAc
NaAc
NaAc y HAc
NaAc y NaOH
R-NH2 con HCl
RNH2
RNH3Cl
RNH3Cl y RNH2
RNH3Cl y HCl
hidrólisispH>7
hidrólisispH<7
neutra
reguladora reguladora a.fuerte
a.fuerte a.débil
b.fuerte ~b.fuerte
b.débil
~a.fuerte
AF con BF AD con BF BD con AF
Química (1S, Grado Biología) UAM 7. Equilibrio ácido-base II 24
V NaOH(ac) 0.100 M (ml)0.0 10.0 20.0 25.015.05.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
11erer pde pde
22oo pde pde
Valoración de un ácido poliprótico:Valoración de un ácido poliprótico: H H33POPO44(ac) con NaOH(ac)(ac) con NaOH(ac)
pH
)()()()( 24243 lOHacPONaHacNaOHacPOH )(2)()(2)( 24243 lOHacHPONaacNaOHacPOH
11erer pde pde
22oo pde pde
1)(
)(
43
1 POHn
NaOHn pde
2)(
)(
43
2 POHn
NaOHn pde
)(3)()(3)( 24343 lOHacPONaacNaOHacPOH 33erer pde pde[Lectura: Petrucci 18.4]
31 7,1 10aK
8
2 6,2 10aK
133 4,4 10aK
3 4H PO
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Disoluciones Disoluciones reguladorasreguladoras
Química (1S, Grado Biología) UAM 7. Equilibrio ácido-base II 26
Disoluciones reguladorasDisoluciones 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) UAM 7. Equilibrio ácido-base II 27
Disoluciones reguladorasDisoluciones reguladoras
[Lectura: Petrucci 18.2]
Disoluciones en las que hay presentes un ácido y una base conjugados
en cantidades considerables de ambos
2 3Ácido BaseH O H O 3[Base][ ]
[Ácido] a
H OK
3
[Ácido][ ]
[Base]aH O K 3
[Ácido]log[ ] log log
[Base]aH O K [Base]log log
[Ácido]aK
Base
Ácido
[Base]log log
[Ácido]a a
npH pK pK
n
Química (1S, Grado Biología) UAM 7. Equilibrio ácido-base II 28
Disoluciones reguladorasDisoluciones reguladoras
¿Cuáles de las siguientes disoluciones son reguladoras del pH? ¿Qué equilibro entre ácido y base conjugados se establece?
NaAc HAc 2Ac H O HAc OH SI
3 3NaNO HNO 3NOes estable (ni ácido ni base) NO
4 3NH Cl NH 4 2 3 3NH H O NH H O
ácidobase
SIácido base
KCl KOH K es estable (ni ácido ni base) NO
2 3 3Na CO NaHCO 23 2 3CO H O HCO OH SI
ácidobase
[Lectura: Petrucci 18.2]
Química (1S, Grado Biología) UAM 7. Equilibrio ácido-base II 29
Amortiguadores (tampones) fisiológicosAmortiguadores (tampones) fisiológicos
Amortiguador proteína (principalmente hemoglobina) [intracelular]
Amortiguador fosfato [intracelular]
Amortiguador bicarbonato [ósea; intra/extracelular]
2 3HHb H O Hb H O ácido base
22 4 2 4 3H PO H O HPO H O
ácido base
2 2 2 3 2 3 32CO H O H CO H O HCO H O ácido base
( )( )w
a ab
KK K HHb
K Hb
82 3 4( ) 6, 2 10a aK K H PO
7,2apK
71 2 3( ) 4, 2 10a aK K H CO
6,4apK
base
ácido
[base]log log
[ácido]a a
npH pK pK
n
Ec. de Henderson-Hasselbach
Química (1S, Grado Biología) UAM 7. Equilibrio ácido-base II 30
Disoluciones reguladorasDisoluciones reguladoras
][Ac[ ]HAc
sc xx
sc
Se establece el equilibrio:
sc]sal[ sc sc
( )acHAc
ac]ácido[
ac ac
[ ]log
[ ]a
AcpH pK
HAc
y ( ) ( ) ( )s ac acNaAc Ac Na
(si )aK
Ejemplo: Disolución amortiguadora de ácido acético y acetato sódico
2 3HAc H O Ac H O x xx
3[ ][ ]
[ ] a
Ac H OK
HAc
Ec. de Henderson-Hasselbach
3
[ ][ ]
[ ]a
HAcH O K
Ac
3
[ ]log[ ] log log
[ ]a
HAcH O K
Ac
[ ]log log
[ ]a
AcK
HAc
[Lectura: Petrucci 18.2]
log sa
a
cpK
c log Ac
aHAc
npK
n
Química (1S, Grado Biología) UAM 7. Equilibrio ácido-base II 32
Preparación de disoluciones reguladorasPreparación de disoluciones reguladoras
1. Elegir un ácido débil con un pKa próximo al valor de pH deseado
2. Las molaridades de la sal y del ácido deben ser mucho mayores que Ka y que Kb (o Kh)
3. La razón entre molaridades de sal y ácido debe estar comprendida entre 0,1 y 10
[Lectura: Petrucci 18.2]
Química (1S, Grado Biología) UAM 7. Equilibrio ácido-base II 33
Preparación de disoluciones reguladorasPreparación 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
• log sa
a
cpH pK
c 10 apH pKs
a
c
c 5,09 4,74 0,3510 10 2,24
• p.ej. 0,100ac M 2,24 0,100 0,224sc M M
0,224500 dsln 0,112
1000 dsln
mol NaAcml mol NaAc
ml
0,100500 dsln 0,0500
1000 dsln
mol HAcml mol HAc
ml
2H Ohasta 500ml
[Lectura: Petrucci 18.2]
Química (1S, Grado Biología) UAM 7. Equilibrio ácido-base II 34
Variaciones de pH de disoluciones reguladorasVariaciones 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?
3 0 0[ ]H O c w c
Inicialmente:
a) + 1,0 ml HCl(ac) 0.1M 40,1 1,09,9 10
101,0M M
4log9,9 10 3,00pH 3,00 7,00 4,00pH
0 0[ ]OH c w c b) + 1,0 ml NaOH(ac) 0.1M 40,1 1,09,9 10
101,0M M
4log9,9 10 3,00pOH 11,00 7,00 4,00pH
11,00pH
7,00pH
[Lectura: Petrucci 18.2]
Química (1S, Grado Biología) UAM 7. Equilibrio ácido-base II 35
Variaciones de pH de disoluciones reguladorasVariaciones de pH de disoluciones reguladoras
[ ] s sAc c x c
[ ] a aAcH c x c xsAcnnn
xaAcH nnn sn
an
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)]
4,74 log 2,24 5,09pH
Inicialmente:
2Ac H O HAc OH x xx
... 0,0224 mol Ac
... 0,0100 mol HAc
[ ]log log
[ ]Ac
a aHAc
nAcpH pK pK
HAc n
0,224M
0,100M
[Lectura: Petrucci 18.2]
Química (1S, Grado Biología) UAM 7. Equilibrio ácido-base II 36
Variaciones de pH de disoluciones reguladorasVariaciones 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:
2Ac H O HAc OH x xx
[ ]log log
[ ]Ac
a aHAc
nAcpH pK pK
HAc n
s x HCl s HClAcn n n n n n
AcH a x HCl a HCln n n n n n
AcHOHAcOH 23
2 3HCl H O H O Cl
0,02234,74 log 4,74 log 2,21 5,08
0,0101pH
0,0001HCln mol HCl
(0,0224 0,0001) 0,0223mol Ac mol Ac
(0,0100 0,0001) 0,0101mol HAc mol HAc
5,08 5,09 0,01pH
[Lectura: Petrucci 18.2]
0,0224 mol Ac0,0100 mol HAc
Química (1S, Grado Biología) UAM 7. Equilibrio ácido-base II 37
Variaciones de pH de disoluciones reguladorasVariaciones 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:
2Ac H O HAc OH x xx
[ ]log log
[ ]Ac
a aHAc
nAcpH pK pK
HAc n
s x NaOH s NaOHAcn n n n n n
AcH a x NaOH a NaOHn n n n n n
2OH HAc H O Ac NaOH Na OH
0,02254,74 log 4,74 log 2,27 5,10
0,0099pH
0,0001NaOHn mol NaOH
(0,0224 0,0001) 0,0225mol Ac mol Ac (0,0100 0,0001) 0,0099mol HAc mol HAc
5,10 5,09 0,01pH
[Lectura: Petrucci 18.2]
0,0100 mol HAc 0,0224 mol Ac
Química (1S, Grado Biología) UAM 7. Equilibrio ácido-base II 38
Capacidad reguladora e intervalo de regulaciónCapacidad 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]
log 1s a b
a a b
n n
n n
Intervalo de regulación: intervalo de pH en el que una disolución reguladora neutraliza ácidos y bases manteniendo su poder de regulación
10s a b
a a b
n n
n n
10 10s a b a a bn n n n 10
11a s
a b
n nn
log 1s a b
a a b
n n
n n
1
10s a b
a a b
n n
n n
10 10s a b a a bn n n n 10
11s a
a b
n nn
max 10 , 10
11s a a s
a b
n n n nn
[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]
9
11a b sn n
1 1a apK pH pK [Lectura: Petrucci 18.2]
si s an n