Tran

sform

aciones

Tran

sform

aciones

qu

quí ímicas

micas

AndrAndré és Cedillo, AT

s Cedillo, AT- -250250

cedillo@xanum

.uam.m

xcedillo@

xanum.uam

.mx

www.fqt.izt.uam

.mx

www.fqt.izt.uam

.mx/cedillo/cedillo

9.

9. Á Á

cidos y b

asescid

os y b

ases

� �9.1. 9.1. M

odelo de Modelo de Br

Brø ønstednsted

y Lowry

y Lowry

� �9.2. 9.2. Constante de ionizaci

Constante de ionizació ón del aguan del agua

� �9.3. 9.3. pH pH

y y pOH

pOH

� �9.4. 9.4. Á Ácidos d

cidos dé ébilesbiles

� �9.5. 9.5. Bases d

Bases dé ébilesbiles

� �9.6. 9.6. Propiedades

Propiedades á ácidocido- -base de las sales

base de las sales� �9.7. 9.7. D

isoluciones amortiguadoras

Disoluciones am

ortiguadoras� �9.8. 9.8. Titulaciones

Titulaciones á ácidocido- -base

baseCap.8

9.1. M

odelo

de

9.1. M

odelo

de B

rBrø ønsted

nsted

y y

Lowry

Lowry

� �ArrheniusArrhenius, en 1884, define los

, en 1884, define los á ácidos y cidos y

las bases por su las bases por su com

portamiento

comportam

ientoen en

disolucidisolució ón acuosa:

n acuosa:– –Un

Un á ácido

cidoes un com

puesto que produce es un com

puesto que produce iones iones H H

+ +. .– –Una

Una base

basees un com

puesto que produce es un com

puesto que produce iones iones O

HOH- -. .

9.1. M

odelo

de

9.1. M

odelo

de B

rBrø ønsted

nsted

y y

Lowry

Lowry … …

2 2

� �En 1923, En 1923, Br

Brø ønstednsted

(DEN

) y Lowry (EN

G)

(DEN

) y Lowry (EN

G)

dandan

u una naclasificaciclasificació ón m

n má ás general s general

basada en la basada en la reactividad qu

reactividad quí ímica

mica: :

– –Un

Un á ácido

cidoes un es un donador

donadorde iones Hde iones H

+ +. .– –Una

Una base

basees un es un receptor

receptorde iones Hde iones H

+ +. .

� �En una reacciEn una reacció ón n á ácido

cido- -base, un base, un á ácido le

cido le transfiere un prottransfiere un protó ón a una base.

n a una base.– –HB

HB ( (ac ac) +

) +

A A- -( (ac ac) ) � �

B B- -( (ac ac) +

) +

HA

HA( (ac ac) )

9.1. M

odelo

de

9.1. M

odelo

de B

rBrø ønsted

nsted

y y

Lowry

Lowry … …

3 3

� �Al rem

over un protAl rem

over un protó ón de un n de un á ácido

cidose se

forma su

forma su base conjugada

base conjugada. .� �HF (

HF (ac ac) ) � �

H H+ +( (ac ac) +

F) +

F- -( (ac ac) )

� �HSO

HSO

4 4 - -( (ac ac) ) � �H H+ +( (ac ac) +

SO) +

SO4 4 2 2- -( (ac ac) )

� �NH

NH4 4 + +

( (ac ac) ) � �H H+ +( (ac ac) +

NH

) + NH3 3( (ac ac) )

– –Cuando una base recibe un protCuando una base recibe un protó ón se

n se form

a su form

a su á ácido conjugadocido conjugado

9.1. M

odelo

de

9.1. M

odelo

de B

rBrø ønsted

nsted

y y

Lowry

Lowry … …

4 4

• •A una m

olA una m

olé écula que puede donar o cula que puede donar o

recibir un protrecibir un protó ón se le llam

a n se le llam

a anfipranfipró ótica

tica. .• •

H H2 2 O (l)

O (l) � �

H H+ +( (ac ac) +

OH

) + OH- -( (ac ac) )

• •H H2 2 O (l) +

HO (l) +

H+ +( (ac ac) ) � �

H H3 3 O O

+ +( (ac ac) )

Ejemplo. Escriba las reacciones ácido-base de (a) el ácido nitroso, (b) el ion

fluoruro, y (c) el íonbicarbonato.

(a)HNO2(ac) �

H+(ac) +

NO2 -(ac),

(b)F-(ac) +

H+(ac) �

HF (ac),

(c)HCO

3 -(ac) �H+(ac) +

CO3 2-(ac),

HCO

3 -(ac) + H

+(ac) �

H2 CO

3(ac).

9.2. Constan

te de

9.2. Constan

te de

ionizaci

ionizació ó

n del ag

ua

n del ag

ua

� �El agua se El agua se disocia parcialm

entedisocia parcialm

enteen en

iones Hiones H

+ +y O

Hy O

H- -. .

� �H H2 2 O (l)

O (l) � �

H H+ +( (ac ac) +

OH

) + OH- -( (ac ac) )

– –La constante de equilibrio de esta La constante de equilibrio de esta reaccireacció ón es

n es K KW W= [H

= [H

+ +][OH

][OH- -] ]. .

� �A 25 A 25 o oC C, , K K

W W= 1.0 x 10

= 1.0 x 10

- -14 14. .

– –En agua pura, [HEn agua pura, [H

+ +] = [O

H] =

[OH- -] =

1.0 x 10] =

1.0 x 10- -7 7

(disoluci(disolució ón n neutra

neutra). ).

9.2. Constan

te de

9.2. Constan

te de

ionizaci

ionizació ó

n del ag

ua

n del ag

ua … …

2 2– –La presencia de La presencia de otros com

puestosotros com

puestosmodifica la concentraci

modifica la concentració ón de iones H

n de iones H+ +y y

OH

OH- -. .

� �Disoluci

Disolució ón n á ácida

cida: : [H [H+ +] >

[OH

] > [O

H- -] ]. .

– –[H [H

+ +] > 1.0 x 10

] > 1.0 x 10

- -7 7, [OH

, [OH- -] <

1.0 x 10] <

1.0 x 10- -7 7. .

� �Disoluci

Disolució ón n b bá ásica

sica: : [H [H+ +] <

[OH

] < [O

H- -] ]. .

– –[H [H

+ +] < 1.0 x 10

] < 1.0 x 10

- -7 7, [OH

, [OH- -] >

1.0 x 10] >

1.0 x 10- -7 7. .

9.3.

9.3. pH

pHy y p

OH

pOH

Dado que los valores de [H

+] y [OH-] son

pequeños,pH

≡-log[H

+],pO

H≡-log[O

H-].

A partir de la constante de ionización del agua,pK

W=14 =

pH+ pO

H.

Disolución ácida,

pH< 7.0

Disolución neutra,

pH= 7.0

Disolución básica,

pH> 7.0

Ejercicio. A 25 oC, calcule:(a) [H

+] y pHde disolución acuosa con [O

H-] =

2.0 x 10-7;

(b) [H+] y [O

H-] de suero sanguíneo con pH

= 7.40;

(c) pOHde una disolución con [H

+] = 5.0 [O

H-].

9.3.

9.3. pH

pHy y p

OH

pOH… …2 2

� �Los Los á ácidos y las bases fuertes

cidos y las bases fuertesen en

disolucidisolució ón est

n está án n completam

ente com

pletamente

disociados disociados (electrolitos fuertes).

(electrolitos fuertes).� �Á Ácidos fuertes: cidos fuertes: H

ClHCl, , H

BrHBr, H

I, HNO

, HI, H

NO

3 3 , , HClO

HClO

4 4 , , H H2 2 SO SO

4 4(1 (1ª ª

ionizaciionizació ón).

n).HCl

HCl( (ac ac) )

→ →H H+ +( (ac ac) +

) +

ClCl - -( (ac ac) ),

, [H [H+ +] =

[] =

[HCl

HCl] ]0 0

[ [HCl

HCl] =

1.0 ] =

1.0 M M, ,

pH pH= 0.0

= 0.0

� �Bases fuertes: Bases fuertes: LiO

HLiO

H, , N

aOH

NaO

H, KO

H,

, KOH, Ca(O

HCa(O

H) )2 2 , ,

Sr(OH

Sr(OH) )2 2 , , Ba(O

HBa(O

H) )2 2 . .

NaO

HNaO

H( (ac ac) )

→ →Na

Na+ +( (ac ac) +

OH

) + OH- -( (ac ac) ), , [O

H[OH- -] =

[] =

[NaO

HNaO

H] ]0 0

[ [NaO

HNaO

H] =

1.0 ] =

1.0 M M, ,

pH pH= 14.0

= 14.0

9.3.

9.3. pH

pHy y p

OH

pOH… …3 3

Ejercicio. Calcule el pHde una disolución de 1.00 g

de Ba(OH)2llevada a

1.00 L.

El pHde una disolución se m

ide con un potencióm

etro que tiene una pared que es perm

eable a los iones H+, pH

metro.

También se puede identificar el pH

con un indicador.

9.3.

9.3. pH

pHy y p

OH

pOH… …4 4

9.4.

9.4. Á Á

cidos d

cidos d

é ébiles

biles

Los ácidos débiles se disocian parcialmente

en disolución, HB (ac) �

H+(ac) +

B-(ac)

Los ácidos débiles más com

unes son:•M

oléculas con hidrógenos ionizables(HF, H

NO2 , etc)

HNO2(ac) �

H+(ac) +

NO2 -(ac)

•Cationes (N

H4 +, etc)

NH4 +

(ac) �H+(ac) +

NH3(ac)

9.4.

9.4. Á Á

cidos d

cidos d

é ébiles

biles … …

2 2

� �Constante de acidezConstante de acidez– –A la constante de equilibrio de la A la constante de equilibrio de la disociacidisociació ón de un

n de un á ácido dcido dé ébil se le llam

a bil se le llam

a constante de acidezconstante de acidez. .� �HB (

HB (ac ac) ) � �

H H+ +( (ac ac) +

B) +

B- -( (ac ac) )

K Ka a= [H

= [H

+ +][B][B

- -] / [HB],

] / [HB],

p pK Ka a=

= - -loglogK K

a a

HNO

HNO

2 2( (ac ac) ) � �

H H+ +( (ac ac) +

NO

) + NO

2 2 - -( (ac ac), ),

K Ka a= 6.0 x 10

= 6.0 x 10

- -4 4, ,p pK K

a a= 3.22

= 3.22

HCN

(HCN

(ac ac) ) � �H H+ +( (ac ac) +

CN) +

CN- -( (ac ac) )

K Ka a= 5.8 x 10

= 5.8 x 10

- -10 10, ,p pK Ka a= 9.24

= 9.24 (m (m

á ás ds dé ébil)

bil)

9.4.

9.4. Á Á

cidos d

cidos d

é ébiles

biles … …

3 3

Ejercicio. El ácido acético, CH3 CO

OH, tiene K

a= 1.8 x 10

-5. Escriba la reacción de disociación y calcule el pK

a . Compare la fuerza del ácido con

los casos anteriores.

Ejercicio. 3.60 gde ácido acetilsalicílico, H

C9 H

7 O4 , se disuelven en agua

hasta completar 1.00 L

de disolución. El pHresultante es 2.60. Calcule la

constante de acidez.

•Porcentaje de ionizaciónRepresenta la fracción de ácido que se disocia.i≡

[B-] eq/[H

B] o,0 <

i< 1.

A la mism

a concentración, idisminuye con K

a .

Ejercicio. Calcule el porcentaje de ionización de la disolución de ácido acetilsalicílico del ejercicio previo.

9.4.

9.4. Á Á

cidos d

cidos d

é ébiles

biles … …

4 4

– –C Cá álculo de [Hlculo de [H

+ +] ]� �La constante de acidez perm

ite La constante de acidez perm

ite calcular calcular las

las concentraciones al equilibrio.concentraciones al equilibrio.

Ejercicio. Calcule [H+] en una disolución 0.100 M

de HNO2 . La constante

de acidez es 6.0 x 10-4.

Ejercicio. La niacina, HC6 H

4 O2 N, parte del com

plejo de la vitamina B,

tiene Ka= 1.5 x 10

-5. Calcule el pHde una disolución 0.10 M

.

9.4.

9.4. Á Á

cidos d

cidos d

é ébiles

biles … …

5 5

– –Á Ácidos cidos polipr

polipró óticosticos

d dé ébilesbiles

� �Un

Un á ácido

cido poliprpolipró ótico

ticocontiene contiene m m

á ás de un hidrs de un hidró ógeno

geno ionizableionizable

(hidr(hidró ógeno

geno á ácido).cido).

– –El El á ácido ox

cido oxá álico es un lico es un á ácido

cido diprdipró ótico

tico. .H H2 2 C C

2 2 O O4 4( (ac ac) ) � �

H H+ +( (ac ac) +

HC

) + HC2 2 O O

4 4 - -( (ac ac), ), K K

a1 a1= 5.9 x 10

= 5.9 x 10

- -2 2; ;HC

HC2 2 O O

4 4 - -( (ac ac) ) � �H H+ +( (ac ac) +

C) +

C2 2 O O

4 4 2 2- -( (ac ac), ), K K

a2 a2= 5.2 x 10

= 5.2 x 10

- -5 5. .

– –El El á ácido fosf

cido fosfó órico es un rico es un á ácido

cido triprtripró ótico

tico. .H H3 3 PO PO

4 4( (ac ac) ) � �

H H+ +( (ac ac) +

H) +

H2 2 PO PO

4 4 - -( (ac ac), ), K K

a1 a1= 7.1 x 10

= 7.1 x 10

- -3 3; ;H H2 2 PO PO

4 4 - -( (ac ac) ) � �H H+ +( (ac ac) +

HPO

) + HPO

4 4 2 2- -( (ac ac), ), K K

a2 a2= 6.2 x 10

= 6.2 x 10

- -8 8; ;HPO

HPO

4 4 2 2- -( (ac ac) ) � �H H+ +( (ac ac) +

PO) +

PO4 4 3 3- -( (ac ac),

), K Ka3 a3= 4.5 x 10

= 4.5 x 10

- -13 13. .

Las ionizaciones subsecuentes son mLas ionizaciones subsecuentes son m

á ás ds dé ébiles cada vez,

biles cada vez, K Ka1 a1>

> K K

a2 a2>

> K K

a3 a3… …

9.4.

9.4. Á Á

cidos d

cidos d

é ébiles

biles … …

6 6

Ejercicio. Calcule el pHde una disolución 0.0010 M

de H2 CO

3 .H2 CO

3(ac) �

H+(ac) +

HCO

3 -(ac),Ka1= 4.4 x 10

-7;HCO

3 -(ac) �H+(ac) +

CO3 2-(ac),

Ka2= 4.7 x 10

-11.Considere que la segunda ionización es m

uy débil.

Dado que la prim

era reacción tiene una constante de equilibrio más

grande, ésta ocurre en mayor proporción. Adem

ás, la presencia de ionhidrógeno inhibirá

aun más a la segunda reacción. Así, las concentraciones

de iones hidrógeno y bicarbonato obtenidas con el primer equilibrio

prácticamente no cam

biarán.

9.5. B

ases d9.5. B

ases dé ébiles

biles

Las bases débiles pueden remover un protón

del agua,B-(ac) +

H2 O (l) �

HB (ac) +

OH-(ac).

Pueden ser moléculas neutras (N

H3 , am

inas, etc.),

NH3(ac) +

H2 O (l) �

NH4 +

(ac) + OH-(ac),

o aniones (bases conjugadas del algún ácido),F-(ac) +

H2 O (l) �

HF (ac) +

OH-(ac).

9.5. B

ases d9.5. B

ases dé ébiles

biles … …

2 2

•Constante de basicidadEs la constante de la reacción de la base con el agua,

B-(ac) +

H2 O (l) �

HB (ac) +

OH-(ac),

es decir,Kb= [H

B][OH-] / [B

-], pK

b= -logK

b .Ejem

plo. Para el amoniaco K

b= 1.8 x 10

-5, mientras que para ion

acetato es 5.6 x 10-10, por lo tanto, el ion

acetato es una base más

débil que el amoniaco.

Ejercicio. Calcule el pHde una disolución 0.10 M

de NaF, K

b= 1.4 x 10

-

11. El ionfluoruro es una base m

uy débil.

9.5. B

ases d9.5. B

ases dé ébiles

biles … …

3 3

•Relación entre K

ay K

b

Al sumar las reaccionesHB (ac) �

H+(ac) +

B-(ac),

Ka ;

B-(ac) +

H2 O (l) �

HB (ac) +

OH-(ac), K

b ;

se tieneH2 O (l) �

H+(ac) +

OH-(ac), K

W= K

aKb .

Por lo tanto, entre más fuerte es un ácido, m

ás débil es su base conjugada , y viceversa.

Ejercicio. La constante de acidez del ácido nitroso es 6.0 x 10-4. Calcule la

constante de basicidad de su base conjugada y escriba la reacción de la base con el agua.

9.5. B

ases d9.5. B

ases dé ébiles

biles … …

4 4

– –Los Los á ácidos fuertes (

cidos fuertes (K Ka a>> 1) tienen una base

>> 1) tienen una base

conjugada infinitamente d

conjugada infinitamente dé ébil (

bil (K Kb b<<

<< K K

w w ). ).

– –La base fuerte O

HLa base fuerte O

H- -( (K K

b b= 1) tiene un

= 1) tiene un á ácido

cido conjugado m

uy dconjugado m

uy dé ébil, Hbil, H

2 2 O (

O (K K

a a=

= K K

w w ). ).

– –El El á ácido fuerte H

cido fuerte H3 3 O O

+ +(H (H

+ +, , K Ka a= 1) tiene una

= 1) tiene una

base conjugada muy d

base conjugada muy dé ébil, H

bil, H2 2 O (

O (K K

b b=

= K K

w w ). ).

9.6. Propied

ades

9.6. Propied

ades á ácid

ocid

o- -

base d

e las salesbase d

e las sales

� �Una sal es un com

puesto iUna sal es un com

puesto ió ónico, en nico, en

donde el catidonde el catió ón no es H

n no es H+ +, ni el ani, ni el anió ón n

es OH

es OH- -. .

� �Al disolver una sal, se disocia y sus Al disolver una sal, se disocia y sus iones pueden tener propiedades iones pueden tener propiedades á ácidas

cidas o bo bá ásicas.

sicas.

9.6. Propied

ades

9.6. Propied

ades á ácid

ocid

o- -

base d

e las sales base d

e las sales … …2 2

– –Cationes

Cationes� �Li Li + +, , N

aNa+ +, K, K

+ +, Ca, Ca

2+ 2+, Sr, Sr 2+ 2+, Ba

, Ba2+ 2+

no tienen propiedades no tienen propiedades

á ácidas. La mayor

cidas. La mayorí ía de los iones m

eta de los iones m

etá álicos no son licos no son

á ácidos.cidos.Al(HAl(H

2 2 O O) )6 6 3+ 3+

( (ac ac) ) � �H H+ +( (ac ac) +

) +

Al(HAl(H

2 2 O O) )5 5 (O

H)

(OH)2+ 2+

( (ac ac), K), K

a a= 1.2 x 10

= 1.2 x 10

- -5 5, ,Zn(HZn(H

2 2 O O) )4 4 2+ 2+

( (ac ac) ) � �H H+ +( (ac ac) +

) +

Zn(HZn(H

2 2 O O) )3 3 (O

H)

(OH)+ +( (ac ac), K

), Ka a= 3.3 x 10

= 3.3 x 10

- -10 10. .

� �NH

NH4 4 + +

es un es un á ácido d

cido dé ébil.bil.

� �Un

Un ionion

se considera se considera á ácido si el

cido si el pH pHcam

bia en mcam

bia en má ás s

0.5 unidades en una disoluci0.5 unidades en una disolució ón 0.1

n 0.1 M M. .

9.6. Propied

ades

9.6. Propied

ades á ácid

ocid

o- -

base d

e las sales base d

e las sales … …3 3

– –AnionesAniones� �Las bases conjugadas de los Las bases conjugadas de los á ácidos d

cidos dé ébiles son biles son

bases dbases dé ébiles (F

biles (F- -, CH, CH

3 3 COO

COO

- -, NO

, NO

2 2 - -, etc.)., etc.).

� �Los aniones de los Los aniones de los á ácidos fuertes no tienen

cidos fuertes no tienen propiedades bpropiedades bá ásicas (

sicas (ClCl - -, , Br

Br - -, NO

, NO

3 3 - -, , ClOClO

4 4 - -, etc.)., etc.).

– –SalesSales� �Si sSi só ólo un i

lo un ió ón tiene propiedades n tiene propiedades á ácido

cido- -base, ese base, ese ion

iondeterm

ina las caracterdeterm

ina las caracterí ísticas de la sal.sticas de la sal.

� �Si am

bos tienen propiedades Si am

bos tienen propiedades á ácidocido- -base,

base,– –Cuando Cuando K K

a a>

> K K

b b , la sal es , la sal es á ácida.

cida.– –Cuando Cuando K K

a a<

< K K

b b , la sal es b, la sal es bá ásica.

sica.

Ejercicio. Indique las propiedades de NH4 I, Zn(N

O3 )2 , KClO

4 , Na3 PO

4 .

9.6. Propied

ades

9.6. Propied

ades á ácid

ocid

o- -

base d

e las sales base d

e las sales … …4 4

– –Iones Iones anfipr

anfipró óticosticos

� �Se usa la m

isma com

paraciSe usa la m

isma com

paració ón. n.– –Cuando Cuando K K

a a>

> K K

b b , el , el ion

iones es á ácido.

cido.– –Cuando Cuando K K

a a<

< K K

b b , el , el ion

iones bes bá ásico.

sico.

Ejemplo. Para el ion

bicarbonato,HCO

3 -(ac) �H+(ac) +

CO3 2-(ac),

Ka= 4.7 x 10

-11;HCO

3 -(ac) + H

2 O (l) �

H2 CO

3(ac) +

OH-(ac),

Kb= 2.3 x 10

-8.Com

o Kb> K

a , el ionbicarbonato es básico. (0.1 M

, pH= 8.3)

Ejemplo. Para el ion

H2 PO

4 -,H2 PO

4 -(ac) �H+(ac) +

HPO

4 2-(ac),Ka= 6.2 x 10

-8;H2 PO

4 -(ac) + H

2 O (l) �

H3 PO

4(ac) +

OH-(ac),

Kb= 1.4 x 10

-12.Com

o Kb< K

a , el ionH2 PO

4 2-es ácido. (0.1 M, pH

= 4.1)

9.7. D

isolucio

nes

9.7. D

isolucio

nes

amortig

uadores

amortig

uadores

– –Una disoluci

Una disolució ón am

ortiguadora es una n am

ortiguadora es una disolucidisolució ón que contiene cantidades sim

ilares n que contiene cantidades sim

ilares de un de un á ácido d

cido dé ébil y su base conjugado.bil y su base conjugado.

� �Al aAl añ ñadir una base fuerte o un

adir una base fuerte o un á ácido fuerte, el cido fuerte, el pH pH

cambia poco.

cambia poco.

OH

OH- -( (ac ac) +

HB (

) + HB (ac ac) ) � �

H H2 2 O (l) +

BO (l) +

B- -( (ac ac), ),

H H+ +( (ac ac) +

B) +

B- -( (ac ac) ) � �

HB (

HB (ac ac). ).

Los iones HLos iones H

+ +y O

Hy O

H- -se consum

en amortiguando los

se consumen am

ortiguando los efectos los efectos los á ácidos y bases.

cidos y bases.� �Tiene un Tiene un pH pH

cercano al cercano al p pK K

a adel del á ácido d

cido dé ébil.bil.

9.7. D

isolucio

nes

9.7. D

isolucio

nes

amortig

uadores

amortig

uadores … …

2 2– –C Cá álculo del lculo del pH pH

. .

� �Cuando sCuando só ólo est

lo está ápresente H

B, un presente H

B, un á ácido dcido dé ébil

bil K Ka a <

1, <1,

é éste se disocia poco, por lo que ste se disocia poco, por lo que [ [H

B]HB]

eq eq≈ ≈[HB]

[HB]

0 0. .

� �Si, ademSi, adem

á ás, la base conjugada ests, la base conjugada está á

presente, la presente, la

disociacidisociació ón se inhibe, por lo que

n se inhibe, por lo que [B [B- -] ] eq eq≈ ≈

[B [B- -] ] 0 0. .

� �La reacciLa reacció ón del equilibrio entre el

n del equilibrio entre el á ácido y el base cido y el base

conjugado, HB (

conjugado, HB (ac ac) ) � �

H H+ +( (ac ac) +

B) +

B- -( (ac ac), tiene

), tiene constante de equilibrio constante de equilibrio K K

a a= [H

= [H

+ +][B][B

- -] / [HB]. As

] / [HB]. Así í, ,

[H [H+ +] =

] =

K Ka a[HB] / [B

[HB] / [B

- -] ] ≈ ≈K Ka a[HB]

[HB]

0 0/ [B/ [B

- -] ] 0 0. .

9.7. D

isolucio

nes

9.7. D

isolucio

nes

amortig

uadores

amortig

uadores … …

3 3Ejercicio. Se disuelve 1.00 m

olde ácido láctico, HC3 H

5 O3 , K

a= 1.4 x 10

-4, con 1.00 m

olde lactato de sodio, NaC

3 H5 O

3 , en un volumen de disolución de

550 mL. Calcule [H

+] y pH.

Ejercicio. Se desea preparar un disolución amortiguadora de N

H4 +/N

H3con

pH=9.0. Calcule la m

asa de base que se debe añadir a 100.0 mLde N

H4 Cl

1.00 Mpara obtener la disolución deseada. (K

a= 5.6 x 10

-10)

Ejercicio. Una disolución am

ortiguadora se puede preparar añadiendo una base fuerte a una disolución de un ácido débil o ácido fuerte a una base débil.0.18 m

olde HClse añaden a una disolución con 0.28 m

olde NH3y el

volumen se com

pleta a 1.00 L. Calcule el pHde la disolución.

9.7. D

isolucio

nes

9.7. D

isolucio

nes

amortig

uadores

amortig

uadores … …

4 4– –AdiciAdició ón de H

n de H+ +y O

Hy O

H- -. .

� �Cuando se aCuando se añ ñade un

ade un á ácido fuerte a una disolucicido fuerte a una disolució ón n

amortiguadora,

amortiguadora, é éste reacciona casi en su totalidad

ste reacciona casi en su totalidad con la base presente.con la base presente.H H+ +( (ac ac) +

B) +

B- -( (ac ac) ) � �

HB (

HB (ac ac),

), K K= 1 /

= 1 / K K

a a>> 1

>> 1. .

� �Al aAl añ ñadir una base fuerte,

adir una base fuerte, é ésta sta reacciona casi

reacciona casi totalm

ente totalm

ente con el con el á ácido presente.

cido presente.OH

OH- -( (ac ac) +

HB (

) + HB (ac ac) ) � �

B B- -( (ac ac) +

H) +

H2 2 O (l),

O (l), K K

= 1 /

= 1 / K K

b b >> 1

>> 1. .

El reactivo aEl reactivo añ ñadido desaparece y cam

bia la adido desaparece y cam

bia la proporciproporció ón de

n de á ácido y base conjugados. Ascido y base conjugados. Así í, el

, el efecto es m

enor que en agua.efecto es m

enor que en agua.

9.7. D

isolucio

nes

9.7. D

isolucio

nes

amortig

uadores

amortig

uadores … …

5 5Ejercicio. Para una disolución am

ortiguadora de 1.00 molde ácido láctico con

1.00 molde lactato, calcule el pH

después de añadir (a) 0.0800 molde H

Cl, (b) 0.0800 m

olde NaO

H. (K

a= 1.4 x 10

-4)

-Capacidad am

ortiguadoraUna disolución am

ortiguadora tiene una capacidad lim

itadade atenuar los cam

bios en el pH.

Considere una disolución amortiguadora con n

HB= n

B- .Si se añade n

H+= 0.82 n

HBde un ácido fuerte, sólo queda

1/10 de la base débil B-, y el pH

≈pK

a-1.

En forma sim

ilar, si se añade nOH- =

0.82 nHBde una base

fuerte, sólo queda 1/10 del ácido débil, y el pH≈pK

a+ 1.

Si se añaden cantidades mayores, el pH

cambiará

mucho

más.

9.7. D

isolucio

nes

9.7. D

isolucio

nes

amortig

uadores

amortig

uadores … …

6 6

9.8. Titu

laciones

9.8. Titu

laciones á ácid

ocid

o- -

base

base

� �IndicadoresIndicadores– –Un

Un indicadorindicador

á ácidocido- -base es un com

puesto base es un com

puesto que tiene que tiene color diferente

color diferenteen su form

a en su form

a á ácidacida

que en la forma

que en la forma b bá ásica

sica. .color (H

B)color (B

-)Ka

Rojo de m

etilorojo

amarillo

1.0 x 10-5

Azul de bromotim

olam

arilloazul

1.0 x 10-7

Fenoftaleínaincoloro

rosa1.0 x 10

-9

Recuerde que cuando pH

> pK

a+ 1, predom

ina la forma básica;

mientras que si pH

< p K

a–1, predom

ina la ácida.

9.8. Titu

laciones

9.8. Titu

laciones á ácid

ocid

o- -

base

base … …

2 2

� �TitulaciTitulació ón n– –Una

Una titulaci

titulació ón nes una es una reacci

reacció ón n á ácidocido- -base

baseque se com

pleta en su totalidad y permite

que se completa en su totalidad y perm

ite determ

inar el punto final (determ

inar el punto final (punto de punto de

equivalenciaequivalencia). ).

– –Se usa una m

uestra con propiedades Se usa una m

uestra con propiedades conocidas para determ

inar la cantidad conocidas para determ

inar la cantidad presente de otra.presente de otra.

9.8. Titu

laciones

9.8. Titu

laciones á ácid

ocid

o- -

base

base … …

3 3

� �Á Ácido fuerte +

base fuertecido fuerte +

base fuerteH H+ +( (ac ac) +

OH

) + OH- -( (ac ac) )

→ →H H2 2 O (l)

O (l), , K K

= 1 /

= 1 / K K

W W>>1

>>1

– –En el punto de equivalencia, En el punto de equivalencia, n n

H H+ +=

= n n

OH

OH- - , ,

se tiene una disolucise tiene una disolució ón neutra,

n neutra, pH pH= 7.

= 7.

– –Antes del punto de equivalencia, y Antes del punto de equivalencia, y despudespué és, s

s, só ólo uno de iones estlo uno de iones está á

presente presente

y y é éste fija el ste fija el pH pH

. .

Ejercicio. Al titular 50.00 mLde H

Cl1.000 Mcon N

aOH1.000 M

, el pHse

incrementa. O

btenga el pHcuando se agregan los volúm

enes siguientes de NaO

H, 0, 25.00, 45.00, 49.99, 50.00, 50.01, 55.00, 75.00 m

L.

9.8. Titu

laciones

9.8. Titu

laciones á ácid

ocid

o- -

base

base … …

4 4

9.8. Titu

laciones

9.8. Titu

laciones á ácid

ocid

o- -

base

base … …

5 5

� �Á Ácido dcido dé ébil +

base fuertebil +

base fuerteHB (

HB (ac ac) +

OH

) + OH- -( (ac ac) )

→ →B B- -( (ac ac) +

H) +

H2 2 O (l)

O (l), , K K

= 1

= 1

/ / K Kb b=

= K K

a a/ / K K

W W>>1

>>1

– –En el punto de equivalencia, En el punto de equivalencia, n n

HB

HB=

= n n

OH

OH- - , ,

se tiene una base dse tiene una base dé ébil,

bil, pH pH> 7.

> 7.

Ejercicio. 50.00 mLde ácido acético 1.000 M

, Ka= 1.8 x 10

-5, se titulan con NaO

H1.000 M

. Obtenga el pH

cuando se agregan los volúmenes siguientes

de NaO

H, 0, 25.00, 45.00, 49.99, 50.00, 50.01, 55.00, 75.00 m

L.

9.8. Titu

laciones

9.8. Titu

laciones á ácid

ocid

o- -

base

base … …

6 6

Titulación de un ácido débil poliprótico

9.8. Titu

laciones

9.8. Titu

laciones á ácid

ocid

o- -

base

base … …

7 7

� �Á Ácido fuerte +

base dcido fuerte +

base dé ébilbil

H H+ +( (ac ac) +

B) +

B- -( (ac ac) )

→ →HB (

HB (ac ac) ), ,

K K= 1 /

= 1 / K K

a a=

= K K

b b/ / K K

W W>>1

>>1

– –En el punto de equivalencia, En el punto de equivalencia, n n

H H+ +=

= n n

B B- - , se , se

tiene un tiene un á ácido d

cido dé ébil, bil, pH pH

< 7.

< 7.

Ejercicio. Se titulan 50.00 mLde am

oniaco 1.000 M, K

b= 1.8 x 10

-5, se titulan con H

Cl1.000 M. O

btenga el pHcuando se agregan los volúm

enes siguientes de H

Cl, 0, 25.00, 45.00, 49.99, 50.00, 50.01, 55.00, 75.00 mL.

9.8. Titu

laciones

9.8. Titu

laciones á ácid

ocid

o- -

base

base … …

8 8

Cap.10