Cap 10 Equilibrio Ionico

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Equilibrio IEquilibrio Ióóniconico

Carlos SilvaCarlos Silva PradelPradel

Equilibrio IEquilibrio IóóniconicoDefiniciDefinicióónn:: Es el equilibrio que envuelveEs el equilibrio que envuelve iones en soluciiones en solucióónn (en este caso en(en este caso ensolucisolucióón acuosa).n acuosa).

Conceptos previosConceptos previos::

ElectrolitoElectrolito:: es una sustancia que en estado fundido o en solucies una sustancia que en estado fundido o en solucióón acuosan acuosatiene la propiedad detiene la propiedad de conducir la corriente elconducir la corriente elééctrica.ctrica. Tal es el caso de losTal es el caso de losáácidos, bases y sales.cidos, bases y sales.

La mayorLa mayoríía de los electrolitos pueden ser clasificados comoa de los electrolitos pueden ser clasificados como ElectrolitosElectrolitosFuertesFuertes oo DDéébilesbiles, los primeros totalmente disociados en iones y los, los primeros totalmente disociados en iones y lossegundos ssegundos sóólo en una pequelo en una pequeñña extensia extensióón. Esta distincin. Esta distincióón no sirve enn no sirve ensoluciones muy diluidas, porque mientras la concentracisoluciones muy diluidas, porque mientras la concentracióón de un soluton de un solutodisminuye su porcentaje de disociacidisminuye su porcentaje de disociacióón aumenta.n aumenta.

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Equilibrio IEquilibrio IóóniconicoEn soluciones muy diluidas, aEn soluciones muy diluidas, aúún los electrolitos dn los electrolitos déébiles se comportan comobiles se comportan comoelectrolitos fuertes. Las sustancias que en estado fundido o enelectrolitos fuertes. Las sustancias que en estado fundido o en solucisolucióónnacuosaacuosa no conducen la corriente elno conducen la corriente elééctricactrica se llamanse llaman NoNo-- ElectrolitosElectrolitos..Tales son los compuestos orgTales son los compuestos orgáánicos principalmente, los cuales no se disociannicos principalmente, los cuales no se disocianen iones. En ten iones. En téérminos de ecuaciones qurminos de ecuaciones quíímicas se podrmicas se podrííaa resumirresumir lo dicho delo dicho dela siguiente manera:la siguiente manera:

AB(s) + H2O(l) A+(ac) + B− (ac)

E.Fuerte

XY(s) + H2O(l) X+(ac) + Y−(ac)

E.Débil

HC(s) + H2O(l) HC(ac)

No-Electrolito

ClasificaciClasificacióónn dede loslos ElectrolitosElectrolitos

LosLos Electrolitos FuertesElectrolitos Fuertes se clasifican principalmente ense clasifican principalmente en ÁÁcidos, Bases ycidos, Bases ySalesSales.. Entre losEntre los ÁÁcidos Fuertes se tiene elcidos Fuertes se tiene el HClOHClO44, H, H22SOSO44, HNO, HNO33,, HClHCl,, HBrHBr,,HI.HI. Entre las Bases Fuertes se tiene alEntre las Bases Fuertes se tiene al LiOHLiOH,, NaOHNaOH, KOH,, KOH, Ca(OHCa(OH))22..TambiTambiéénn NaNa22OO,, CaOCaO, KNH, KNH22..

Las sales prLas sales práácticamente todas son Electrolitos Fuertescticamente todas son Electrolitos Fuertes a excepcia excepcióón den dealgunas como elalgunas como el HgClHgCl22 y ely el CdBrCdBr22..

LosLos Electrolitos DElectrolitos Déébilesbiles se clasifican ense clasifican en ÁÁcidos, Bases, Complejos ycidos, Bases, Complejos y““otrosotros””.. LosLos ÁÁcidos Dcidos Déébiles son la mayorbiles son la mayoríía de losa de los áácidos, especialmente loscidos, especialmente losáácidos orgcidos orgáánicos. Entre las Bases Dnicos. Entre las Bases Déébiles estbiles estáá el NHel NH33 y las bases orgy las bases orgáánicasnicasnitrogenadas especialmente (Nnitrogenadas especialmente (N22HH44, CH, CH33--NHNH22, C, C66HH55--NHNH22, etc.). Los Complejos, etc.). Los Complejosson un grupo muy grande de compuestos asociados con los elementoson un grupo muy grande de compuestos asociados con los elementos des detransicitransicióón. Enn. En ““otrosotros”” estestáá un compuesto muy importante como es elun compuesto muy importante como es el HH22OO yyque se comporta comoque se comporta como áácido o base dcido o base déébil (anfolito).bil (anfolito).



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EjemplosEjemplos::

1. Si usted tiene una soluci1. Si usted tiene una solucióón den de NaClNaCl 0,01M0,01M ¿¿CuCuáál es la concentracil es la concentracióón den deNaNa++ yy ClCl−−??Como es una sal hay un 100% disociaciComo es una sal hay un 100% disociacióónn

NaCl Na+ (ac) + Cl− (ac)

0,01M 0,01M 0,01M

Por lo tanto [Na+] = 0,01M y [Cl−] = 0,01M

H2O


EjemplosEjemplos::

2. En una soluci2. En una solucióón de Kn de K22SOSO44 0,015M0,015M ¿¿CuCuáál es la concentracil es la concentracióón de Kn de K++ yySOSO44

22−−??Como es una sal, hay 100% disociaciComo es una sal, hay 100% disociacióón.n.

K2SO4 2 K+ + SO42−

0,015 M 2(0,015)M 0,015 M

Por lo tanto [K+] = 0,030M y [SO42−] = 0,015M



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EjemplosEjemplos::

3. Si usted agrega 0,01413. Si usted agrega 0,0141 molmol dede KAl(SOKAl(SO44))22 a una cantidad de agua paraa una cantidad de agua parahacer 250hacer 250 mLmL de solucide solucióón.n. ¿¿CuCuáál es la concentracil es la concentracióón molar de cada in molar de cada ióón?n?

250 mL 0,0141 mol1000 mL x x = 0,0564M

Luego como es una sal, está 100% disociada

KAl(SO4)2 K+ + Al3+ + 2SO42-

0,0564M 0,0564M 0,0564M 2(0,0564)M

Por lo tanto [K+] = 0,0564M; [Al3+]= 0,0564M y [SO42−] = 0,1128M

=

Conceptos deConceptos de áácido y basecido y basea)a) Concepto deConcepto de ArrheniusArrhenius (1884):(1884):LosLos áácidoscidos son sustancias queson sustancias que producen iones hidrproducen iones hidróógenogeno en solucien solucióónnAcuosa yAcuosa y basesbases son sustancias queson sustancias que proporcionan ionesproporcionan iones oxhidrilooxhidrilo enensolucisolucióón acuosa.n acuosa.

Ejemplo:Ejemplo: HClHCl HH++ ++ ClCl--

NaOHNaOH NaNa++ ++ OHOH−−

La reacciLa reaccióón de neutralizacin de neutralizacióón corresponde a:n corresponde a:HH++ + OH+ OH−− HH22OO

La definiciLa definicióón den de ArrheniusArrhenius presenta algunas limitaciones:presenta algunas limitaciones:-- Existencia del protExistencia del protóón hidratado (on hidratado (o ionion hidroniohidronio): H): H33OO++ no se indica.no se indica.-- Hay sustancias que actHay sustancias que actúúan como bases yan como bases y nono tienen OHtienen OH−−

HH22OO

HH22OO



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Conceptos deConceptos de áácido y basecido y baseb)b) Concepto deConcepto de BrBröönstednsted--LowryLowry (1923):(1923):

-- ÁÁcidocido es toda sustancia que puedees toda sustancia que puede donar protonesdonar protones..

-- BaseBase es toda sustancia que puedees toda sustancia que puede aceptar protonesaceptar protones..

Ejemplo:Ejemplo: HCl(gHCl(g) +) + HH22O(l)O(l) HH33OO++((acac) +) + ClCl−−(ac)(ac)áácidocido11 basebase22 áácidocido22 basebase11

NHNH33(g) +(g) + HH22O(l)O(l) NHNH++44(ac) +(ac) + OHOH−−(ac(ac))

basebase11 áácidocido22 áácidocido11 basebase22

Los paresLos pares HClHCl//ClCl−−, H, H33OO++/H/H22O, NHO, NH44++/NH/NH33, H, H22O/OHO/OH−−, que difieren s, que difieren sóólo en unlo en un

protprotóón se llamann se llaman parespares ÁÁcidocido--Base conjugadosBase conjugados..

El concepto deEl concepto de BrBröönstednsted--LowryLowry es mes máás general que el des general que el de ArrheniusArrhenius porqueporquepermite tratar reacciones en solventes protpermite tratar reacciones en solventes protóónicos nonicos no--acuosos como, poracuosos como, porejemplo, en amonejemplo, en amonííaco laco lííquido oquido o áácido sulfcido sulfúúrico.rico.

Conceptos deConceptos de áácido y basecido y basec)c) Concepto deConcepto de LewisLewis (1923)(1923)

ÁÁcidocido es toda sustancia que puedees toda sustancia que puede aceptar un par de electronesaceptar un par de electrones..

BaseBase es toda sustancia que puedees toda sustancia que puede donar un par de electrones.donar un par de electrones.

En general:En general: A + :BA + :B A : BA : B

La especieLa especie A : BA : B se llamase llama complejocomplejo áácidocido--basebase,, aductoaducto o compuesto deo compuesto decoordinacicoordinacióón.n.

-- A es elA es el áácido decido de LewisLewis yy ::B es la base deB es la base de LewisLewis..



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Conceptos deConceptos de áácido y basecido y basec) Ejemplos del Concepto de Lewis

La ventaja de la definiciLa ventaja de la definicióón den de LewisLewis sobre la definicisobre la definicióón den de BrBröönstednsted--LowryLowry esesqueque se puede identificar sustancias comose puede identificar sustancias como áácidos y bases acidos y bases aúún si no hayn si no hayprotones transferidosprotones transferidos..

Equilibrio homogEquilibrio homogééneo enneo ensolucisolucióónn

EquilibrioEquilibrio áácidocido--base y la teorbase y la teoríía dea de BrBröönstednsted--LowryLowry

De acuerdo a esta teorDe acuerdo a esta teoríía una un ÁÁCIDO es una sustancia con tendencia aCIDO es una sustancia con tendencia aperder un protperder un protóón (Hn (H++) y una BASE es una sustancia con tendencia a) y una BASE es una sustancia con tendencia acaptar un protcaptar un protóón. O sea, si una sustancia cede un protn. O sea, si una sustancia cede un protóón, el residuon, el residuoque deja debe ser una base:que deja debe ser una base:

ÁCIDO BASE + H+



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ReacciReaccióónn protolprotolííticatica

Con el fin de que unCon el fin de que un ÁÁCIDOCIDO pueda exhibir sus propiedadespueda exhibir sus propiedades acacíídicasdicas,,unauna BASEBASE debe estar presente o viceversa. Es lo que llamamos unadebe estar presente o viceversa. Es lo que llamamos unaREACCIREACCIÓÓN PROTOLITICA o REACCIN PROTOLITICA o REACCIÓÓNN ÁÁCIDOCIDO--BASEBASE::

áácidocido11 basebase11 + H+ H++

basebase22 + H+ H++ áácidocido22

áácidocido11 + base+ base22 basebase11 ++ áácidocido22

AcidoAcido11 y basey base11 = Par conjugado;= Par conjugado; BaseBase22 yy áácidocido22 = Par conjugado= Par conjugado


Ejemplos de ReaccionesEjemplos de Reacciones ProtolProtolííticasticas::

Observando los ejemplos anteriores se puede decir que siempre aObservando los ejemplos anteriores se puede decir que siempre a unun áácidocidofuertefuerte le corresponde unale corresponde una base conjugada dbase conjugada déébilbil y a uny a un áácido dcido déébilbil lelecorresponde una basecorresponde una base conjugada fuerteconjugada fuerte. En el caso de las bases se produce. En el caso de las bases se produceuna situaciuna situacióón ann anáálogaloga



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Fuerza deFuerza de ÁÁcidos o Bases ycidos o Bases yPorcentaje de IonizaciPorcentaje de Ionizacióónn

LaLa fuerzafuerza de unde un áácido o base puede medirse por la fraccicido o base puede medirse por la fraccióón de sus moln de sus molééculasculasque se ionizan (o disocian). Cuantitativamente la fuerza puede eque se ionizan (o disocian). Cuantitativamente la fuerza puede expresarse enxpresarse enttéérminos delrminos del porcentaje de ionizaciporcentaje de ionizacióónn ((%I%I) que se define como:) que se define como:

% I = x 100

% I = x 100

concentración del ácido o base ionizado en equilibrioconcentración inicial del ácido o base

Ceq X ionCi X

Fuerza deFuerza de ÁÁcidos o Bases ycidos o Bases yPorcentaje de IonizaciPorcentaje de Ionizacióónn

La razLa razóónn CeqCeq XXionion// CiCi X representa alX representa al grado de disociacigrado de disociacióón (n (αα)) que se defineque se definecomocomo ““la fraccila fraccióón del nn del núúmero total de moles iniciales del electrolito quemero total de moles iniciales del electrolito quese ha disociado (o ionizado)se ha disociado (o ionizado)””Esta razEsta razóón puede variar entre valores menores que uno para los electrolitn puede variar entre valores menores que uno para los electrolitososddéébiles y valores que tienden a uno en los electrolitos fuertes.biles y valores que tienden a uno en los electrolitos fuertes.

Conociendo lo anterior la relaciConociendo lo anterior la relacióón anterior puede quedar:n anterior puede quedar:

Volviendo a laVolviendo a la ““fuerzafuerza”” de los electrolitos, se puede decir quede los electrolitos, se puede decir que ““a mayora mayorporcentaje de ionizaciporcentaje de ionizacióón mayor es su fuerzan mayor es su fuerza””..

% I = α x 100



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ÁÁcidos dcidos déébilesbilesComo se ha mencionado al comenzar,Como se ha mencionado al comenzar, ééstos son electrolitos dstos son electrolitos déébiles quebiles que ssóólo selo seionizan en una pequeionizan en una pequeñña extensia extensióónn y que, por lo tanto, llegan a una situaciy que, por lo tanto, llegan a una situacióón den deequilibrio:equilibrio:

HAHA ++ HH22OO AA−− ++ HH33OO++

Si se aplica la Ley del Equilibrio QuSi se aplica la Ley del Equilibrio Quíímico:mico:

KcKc == pero [Hpero [H22O] = 55,55 M = constanteO] = 55,55 M = constante

KcKc [H[H22O] = Ka =O] = Ka = Ka se llamaKa se llama Constante de IonizaciConstante de Ionizacióónn(o Disociaci(o Disociacióón)n) de unde un ÁÁcidocido oo ConstanteConstantede Acidezde Acidez a una determinada temperatura.a una determinada temperatura.

El valor de Ka representa la medida cuantitativa de la fuerza deEl valor de Ka representa la medida cuantitativa de la fuerza de unun áácido.cido. A mayorA mayorKa, mKa, máás fuerte es els fuerte es el áácido.cido.

[A[A−−] [H] [H33OO++]][HA] [H[HA] [H22O]O]

[A[A−−] [H] [H33OO++]][HA][HA]

áác.dc.déébilbil

NotaciNotacióónn pXpX

Cuando se desea evitar expresiones exponenciales se aplica laCuando se desea evitar expresiones exponenciales se aplica la notacinotacióónn pXpXdede SSöörensenrensen (1909) que considera cualquier par(1909) que considera cualquier paráámetro como el logaritmometro como el logaritmonegativo:negativo:

AsAsíí pKapKa == −−log pKa; pH =log pKa; pH = −−log[Hlog[H++]] ; pKw =; pKw = −−logKw , etc.logKw , etc.

En el caso deEn el caso de áácidos dcidos déébiles:biles:

pKapKa == --logKalogKa y Ka = 10y Ka = 10−−pKapKa

Debe notarse que mientras mDebe notarse que mientras máás bajo ess bajo es pXpX mayor es el valor de Xmayor es el valor de X

pXpX == −−logXlogX yy X = 10X = 10−−pXpX



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Como se vio anteriormente, corresponde al tanto por uno de molesComo se vio anteriormente, corresponde al tanto por uno de moles ionizados:ionizados:

αα ==

%I%I = 100 x= 100 x αα y esty estáá relacionado con el Porcentaje derelacionado con el Porcentaje deIonizaciIonizacióónn

Su relaciSu relacióón con Ka se deriva de la siguiente forma:n con Ka se deriva de la siguiente forma:

HA + HHA + H22OO AA−− ++ HH33OO++

E.InicialE.Inicial :: 11 00 00ÄÄ :: --αα αα αα

E.EquilibrioE.Equilibrio:: 11−α−α αα αα

CeqCeqCiCi

CeqCeq = concentraci= concentracióón en equilibrio deln en equilibrio del ionionCiCi = concentraci= concentracióón inicial del electroliton inicial del electrolito

Grado de IonizaciGrado de Ionizacióón o Grado den o Grado deDisociaciDisociacióón (n (αα) y su relaci) y su relacióón con Kan con Ka..

E.EquilibrioE.Equilibrio C(1C(1--αα)) CCαα CCαα

Si en lugar de 1Si en lugar de 1 molmol se parte de una concentracise parte de una concentracióón inicial den inicial de áácido = C, entoncescido = C, entonces

Grado de IonizaciGrado de Ionizacióón o Grado den o Grado deDisociaciDisociacióón (n (αα) y su relaci) y su relacióón con Kan con Ka..

Se sustituyen las concentraciones en equilibrio en la expresiSe sustituyen las concentraciones en equilibrio en la expresióón de Kan de Ka

Ka =Ka = == ==

Ka =Ka = Esta expresiEsta expresióón recibe el nombre den recibe el nombre de Ley deLey deDiluciDilucióón den de OstwaldOstwald eses vváálida enlida en áácidoscidosmonoprmonopróóticosticos

(C(Cαα)(C)(Cαα))C(1C(1−−αα))

(C(Cαα))22

C(1C(1−−αα))CCαα22

(1(1−−αα))

CCαα22

11--αα



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Bases dBases déébilesbilesEstas bases tambiEstas bases tambiéén estn estáánn ionizadas en pequeionizadas en pequeñña extensia extensióónn y llegan al estado dey llegan al estado deequilibrio:equilibrio:

BB ++ HH22OO BHBH++ ++ OHOH−−

Si se aplica la Ley del Equilibrio QuSi se aplica la Ley del Equilibrio Quíímico:mico:

KcKc == pero [Hpero [H22O] = constante, luegoO] = constante, luego

KcKc [H[H22O] =O] = KbKb == Constante de IonizaciConstante de Ionizacióón de unan de unaBase o Constante de BasicidadBase o Constante de Basicidad aauna determinada temperatura.una determinada temperatura.

Si se aplica notaciSi se aplica notacióónn pXpX dede SSöörensenrensen se tiene :se tiene :

pKbpKb == −− logKblogKb yy Kb = 10Kb = 10−−pKbpKb

basebaseddéébilbil

[BH[BH++] [OH] [OH−−]][B] [H[B] [H22O]O]

[BH[BH++] [OH] [OH−−]][B][B]

AutoionizaciAutoionizacióónn del Aguadel AguaEl agua es una sustanciaEl agua es una sustancia anfipranfipróóticatica oo anfolitoanfolito, es decir,, es decir, se comporta comose comporta como áácidocidoo como baseo como base::

HH22O + HO + H22OO OHOH−− + H+ H33OO++

áácidocido11 basebase22 basebase11 áácidocido22

Aplicando la Ley del Equilibrio QuAplicando la Ley del Equilibrio Quíímico:mico:

KcKc == Si se considera al HSi se considera al H22O como unO como un áácido, entoncescido, entonces

Kc[HKc[H22OO]= Ka =]= Ka = El valor experimental deEl valor experimental de Ka a 25Ka a 25ººCC es 1,8 x 10es 1,8 x 10--1616

EntoncesEntonces 1,8x101,8x10--1616 == como [Hcomo [H22O] = 55,55O] = 55,55

(1,8 x 10(1,8 x 10--1616)(55,55)=)(55,55)= 1010--1414 = [H= [H33OO++] [OH] [OH−−] = Kw] = Kw a 25a 25ººCC

[OH[OH−−] [H] [H33OO++]][H[H22O] [HO] [H22O]O]

[OH[OH−−] [H] [H33OO++]][H[H22O]O]

[OH[OH−−] [H] [H33OO++]][H[H22O]O]



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AutoionizaciAutoionizacióónn del Aguadel Agua

Esta constante se llamaEsta constante se llama Producto IProducto Ióónico del Hnico del H22OO y se cumple en cualquiery se cumple en cualquiersolucisolucióón acuosa.n acuosa.

Si a la relaciSi a la relacióón (1 x10n (1 x10--1414)= [H)= [H++] [OH] [OH−−] se le aplica logaritmos] se le aplica logaritmos

log (1x10log (1x10--1414) = log [H) = log [H++] + log [OH] + log [OH−−] ./] ./ −−11

14 = (14 = (−−log[Hlog[H++]) + (]) + (--log[OHlog[OH−−])])

ComoComo −−log[Hlog[H++] = pH] = pH yy ––log[OHlog[OH−−] = pOH] = pOH segsegúún Sn Söörensenrensen

14 =14 = pHpH ++ pOHpOH == pKwpKw

RelaciRelacióónn KaKa -- Kb enKb en unauna mismamismasustanciasustancia

Para deducir una expresiPara deducir una expresióón que relacione estas 2 constantes se plantean losn que relacione estas 2 constantes se plantean lossiguientes sistemas de equilibrio:siguientes sistemas de equilibrio:

HA + HHA + H22OO AA−− + H+ H33OO++ Ka =Ka =

AA−− + H+ H22OO HA + OHHA + OH−− Kb =Kb =

Si se multiplica Ka porSi se multiplica Ka por KbKb entonces :entonces :

Ka xKa x KbKb == xx = [H= [H33OO++][OH][OH−−]]

Como [HComo [H33OO++][OH][OH−−] = Kw] = Kw EntoncesEntoncesy por la notaciy por la notacióónn pXpX

ÁÁcidocidoddéébilbil

basebaseconjugadaconjugada

[A[A−−] [H] [H33OO++]][HA][HA]

basebaseconjugadaconjugada

ÁÁcidocidoddéébilbil

[HA] [OH[HA] [OH−−]][A[A−−]]

[A[A−−] [H] [H33OO++]][HA][HA]

[HA] [OH[HA] [OH−−]][A[A−−]]

pKapKa ++ pKbpKb == pKwpKw = 14= 14

Ka xKa x KbKb == KwKw



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Electrolitos DElectrolitos Déébilesbiles PoliprPolipróóticosticosSe definen asSe definen asíí aquellos electrolitos que tienenaquellos electrolitos que tienen mmáás de 1 prots de 1 protóónn ionizableionizable(cuando son(cuando son áácidos) ocidos) o mmáás de 1s de 1 ionion oxhidrilooxhidrilo producido por molproducido por molééculacula(cuando son bases). Tales(cuando son bases). Tales áácidos o basescidos o bases se ionizan en etapasse ionizan en etapas y cada etapay cada etapase caracteriza por su propia constante de ionizacise caracteriza por su propia constante de ionizacióón.n.

Por ejemplo en el caso de unPor ejemplo en el caso de un áácidocido diprdipróóticotico::

HH22A + HA + H22OO HAHA−− + H+ H33OO++ ; Ka; Ka11 ==

HAHA−− + H+ H22OO AA22-- + H+ H33OO++ ; Ka; Ka22 ==

La liberaciLa liberacióón del primer protn del primer protóón es mucho mn es mucho máás fs fáácil que la del segundo.cil que la del segundo.Por lo tanto,Por lo tanto, el valor de la primera constante es mucho mayor que el de lael valor de la primera constante es mucho mayor que el de lasegundasegunda y asy asíí sucesivamente. De manera que a veces se desprecia lasucesivamente. De manera que a veces se desprecia lasegunda constante y ssegunda constante y sóólo se trabaja con Klo se trabaja con Ka1a1. En el ejemplo del H. En el ejemplo del H22AA:: KaKa11 >>>>KaKa22

[[HAHA−−][H][H33OO++]][H[H22A]A]

[A[A22−−] [H] [H33OO++]][HA[HA−−]]

pHpH yy pOHpOHDado que las concentraciones de los iones HDado que las concentraciones de los iones H++ y OHy OH-- son a menudo nson a menudo núúmerosmerosmuy pequemuy pequeñños y se expresan en potencias negativas de 10,os y se expresan en potencias negativas de 10, SSöörensenrensen (1909)(1909)introdujo el tintrodujo el téérminormino pHpH comocomo pHpH == −−log[Hlog[H++]. Si se quiere ser m]. Si se quiere ser máás riguroso:s riguroso:

pHpH == −−log aHlog aH++ dondedonde aHaH++ es laes la actividad del ion Hidractividad del ion Hidróógenogeno.. Recordar queRecordar que

axax = f x[X]= f x[X] y corrientemente supone que se trata de una soluciy corrientemente supone que se trata de una solucióón ideal,n ideal,suficientemente diluida para que f x =1 y por lo tanto a x =[X].suficientemente diluida para que f x =1 y por lo tanto a x =[X]. EstoEsto úúltimo seltimo seaceptaraceptaráá y de ahora en adelante sy de ahora en adelante sóólo se trabajarlo se trabajaráá con concentracionescon concentracionesmolares:molares:

yy[H[H33OO++]]

11 molmol/L/L[H[H33OO++] = 10] = 10−−pHpHpHpH == −−loglog



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pHpH yy pOHpOHElEl pHpH representa la concentracirepresenta la concentracióón molar de los ionesn molar de los iones hidroniohidroniolibres que estlibres que estáán presentes en una solucin presentes en una solucióón acuosa.n acuosa.

Su escala de valores va deSu escala de valores va de cero a catorce (0 a 14)cero a catorce (0 a 14) y en ella losy en ella los nnúúmerosmerosinferiores a 7 indican una soluciinferiores a 7 indican una solucióónn áácidacida y losy los superiores a 7 una solucisuperiores a 7 una solucióónnbbáásica o alcalinasica o alcalina..

En resumen una soluciEn resumen una solucióón es:n es:•• áácidacida sisi [H[H33OO++] > 10] > 10−−77 ;; pH < 7pH < 7•• bbáásicasica sisi [H[H33OO++] < 10] < 10−−77 ;; pH > 7pH > 7•• neutraneutra sisi [H[H33OO++] = [OH] = [OH−−] = 10] = 10−−77;; pH = pOH = 7pH = pOH = 7

TambiTambiéén es interesante hacer notar quen es interesante hacer notar que el cambio de 1 unidad deel cambio de 1 unidad de pHpHrepresenta un cambio en la [Hrepresenta un cambio en la [H33OO++] por un factor de 10.] por un factor de 10. AsAsíí, por ejemplo,, por ejemplo,cuando elcuando el pHpH disminuye desde 6 a 5, la [Hdisminuye desde 6 a 5, la [H33OO++] aumenta desde 10] aumenta desde 10--66 a 10a 10−−55

mol/L.mol/L.

pHpH yy pOHpOHAnAnáálogamente el concepto delogamente el concepto de pOHpOH se define comose define como ““el logaritmo negativo deel logaritmo negativo dela concentracila concentracióón molar de los iones oxhidrilo libres contenidos en unan molar de los iones oxhidrilo libres contenidos en unasolucisolucióónn””..

yy

La relaciLa relacióón entren entre pHpH yy pOHpOH fue dada anteriormente, donde la suma de estosfue dada anteriormente, donde la suma de estosparparáámetros corresponde almetros corresponde al pKwpKw,, pHpH ++ pOHpOH = 14 == 14 = pKwpKw

TambiTambiéén esn es úútil considerar:til considerar: [[HH++] = 10] = 10--1414+pOH+pOH

[OH[OH--] = 10] = 10--1414+pH+pH

pOHpOH == −−loglog [OH[OH−−] = 10] = 10−−p OHp OH[OH[OH−−]]

11 molmol/L/L



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RelaciRelacióón entre [H+], [OHn entre [H+], [OH−−], pH], pHy pOHy pOH

pH depH de algunasalgunas sustanciassustancias de lade lavidavida diariadiaria..



16

pHpH de Soluciones dede Soluciones de ÁÁcidoscidosFuertesFuertes

En este caso se debe recordar que elEn este caso se debe recordar que el áácido fuerte estcido fuerte estáá totalmentetotalmentedisociado.disociado. Luego se introduce directamente en la expresiLuego se introduce directamente en la expresióón den de pHpH, la, laconcentraciconcentracióón deln del áácido que es igual a la delcido que es igual a la del ionion HH33OO++..

pHpH == −−log [Hlog [H33OO++]];; Si Ca = concentraciSi Ca = concentracióónn áácidocido

EntoncesEntonces pHpH == −−log (Ca)log (Ca)

pHpH de Soluciones de Basesde Soluciones de BasesFuertesFuertes

TambiTambiéénn en este caso las bases esten este caso las bases estáánn totalmente disociadastotalmente disociadas. Por lo. Por lotanto, se introduce directamente en la expresitanto, se introduce directamente en la expresióón den de pOHpOH, la, laconcentraciconcentracióón de la base, que es igual a la del in de la base, que es igual a la del ióón OHn OH−−. Una vez. Una vezcalculado el pOH se determina el pH con la relacicalculado el pOH se determina el pH con la relacióón pH + pOH = 14.n pH + pOH = 14.

pOHpOH == −−log [OHlog [OH−−]];; Si Cb = concentraciSi Cb = concentracióón basen base

EntoncesEntonces pOHpOH == −−log (Cb) y pH = 14log (Cb) y pH = 14 -- pOHpOH



17

pHpH de Electrolitos Fuertes muyde Electrolitos Fuertes muyDiluidosDiluidos

En este tipo de problemas se utilizan las siguientes relaciones:En este tipo de problemas se utilizan las siguientes relaciones:

-- ParaPara áácidos fuertescidos fuertes:: [H[H++] =] = CaCa ++

CaCa = concentraci= concentracióón inicial deln inicial del áácido fuerte.cido fuerte.

-- ParaPara bases fuertesbases fuertes:: [OH[OH−−] = Cb +] = Cb +

CbCb = concentraci= concentracióón inicial de la base fuerte.n inicial de la base fuerte.

KwKw[H[H++]]

KwKw[OH[OH−−]]


Ejemplos:Ejemplos:

1.1.¿¿CuCuáál es ell es el pHpH de una solucide una solucióón den de HClOHClO44 1010−−77 MM??Ca = 10Ca = 10−−77 M;M; KwKw = 1x10= 1x10−−1414

[H[H++]= 10]= 10−−77 ++ [H[H++]]

[H[H++]]22 = 10= 10−−77 [H[H++] + 10] + 10−−1414

[H[H++]]22 −− 1010−−77 [H[H++]] −− 1010−−1414 = 0= 0 Se resuelve la cuadrSe resuelve la cuadráática.tica.[H[H++] = 1,62 x 10] = 1,62 x 10−−77

Luego se aplicaLuego se aplica pHpH == −−log [Hlog [H++]] pH = 7pH = 7 −−log 1,62 = 6,79log 1,62 = 6,79

1x101x10−−1414

[H[H++]]



18


Ejemplos:Ejemplos:

2.2. ¿¿CuCuáál es ell es el pHpH de una solucide una solucióón den de LiOHLiOH 4 x 104 x 10−−88 MM..CbCb = 4 x10= 4 x10−−88 M;M; KwKw = 1x10= 1x10−−1414

[OH[OH−−] = 4x10] = 4x10−−88 + [OH+ [OH−−]]

[OH[OH−−]]22 = 4x10= 4x10−−88 [OH[OH−−] + 10] + 10−−1414

[OH[OH−−]]22 −− 4x104x10−−88 [OH[OH−−]] −− 1010−−1414 = 0= 0 Se resuelve la cuadrSe resuelve la cuadrááticatica[OH[OH−−] = 2,44x10] = 2,44x10−−77

LuegoLuego pOHpOH = 7= 7 −−log 2,4 = 6,61 ylog 2,4 = 6,61 y pH = 14pH = 14 −− 6,61 = 7,396,61 = 7,39

1x101x10−−1414

[OH[OH−−]]

pHpH de Soluciones dede Soluciones de ÁÁcidoscidosDDéébilesbiles

En estos casosEn estos casos no se puede reemplazar directamente la concentracino se puede reemplazar directamente la concentracióón deln deláácido en la expresicido en la expresióón den de pHpH.. El % de ionizaciEl % de ionizacióón no es de 100%. Luego hayn no es de 100%. Luego hayque determinar la concentracique determinar la concentracióón deln del ionion hidroniohidronio haciendo el correspondientehaciendo el correspondienteccáálculo definido ya para loslculo definido ya para los áácidos dcidos déébiles:biles:

Ejemplo:Ejemplo: HA + HHA + H22OO AA−− + H+ H33OO++

ElEl CaCa 00 00ÄÄ −−xx xx xxE.EqE.Eq.. ((CaCa−−x)x) (x)(x) (x)(x)

Ka =Ka =

AquAquíí se desprecia o no x (que estse desprecia o no x (que estáá restando) de acuerdo con la relacirestando) de acuerdo con la relacióónn

≤≤ 1010−−44 oo CaCa ≥≥ 2500 Ka2500 KaKaKa4Ca4Ca

xx22

CaCa −− xx



19

pHpH de Soluciones dede Soluciones de ÁÁcidoscidosDDéébilesbiles

Si no se despreciaSi no se desprecia xx se tiene :se tiene :

((CaCa −−x) Kx) Kaa = x= x22 y entonces la cuadry entonces la cuadráática es: xtica es: x22 + x Ka+ x Ka −− Ca Ka = 0Ca Ka = 0

x =x =

Se elige la raSe elige la raííz (x) que tenga un sentido fz (x) que tenga un sentido fíísico.sico.

Luego x = [HLuego x = [H33OO++] y este valor se reemplaza en] y este valor se reemplaza en pHpH == −−log [Hlog [H33OO++].].

Si se despreciaSi se desprecia xx porqueporque >10>10−−44 (en otras palabras Ca >> Ka) se tiene(en otras palabras Ca >> Ka) se tiene

Ka =Ka = y x =y x = √√ KaKa xx Ca = [HCa = [H33OO++] y con [H] y con [H33OO++] se calcula el pH.] se calcula el pH.

[H[H33OO++] =] = √√ KaKa xx Ca y pH = pKaCa y pH = pKa -- log Calog Ca

KaKa4Ca4Ca

−−KaKa ±√±√KaKa −− 4 [4 [−−Ca]Ca]22

xx22

CaCa1122

1122

pHpH de Soluciones de Basesde Soluciones de BasesDDéébilesbiles

En las bases dEn las bases déébiles se sigue un procedimiento anbiles se sigue un procedimiento anáálogo al de loslogo al de los

áácidos dcidos déébiles:biles: Se calcula la concentraciSe calcula la concentracióón de iones hidroxilo [OHn de iones hidroxilo [OH−−]]

en el equilibrioen el equilibrio. Se calcula posteriormente el pOH y luego se obtiene. Se calcula posteriormente el pOH y luego se obtiene

el pH con la relaciel pH con la relacióón pH + pOH = 14.n pH + pOH = 14.

[OH[OH−−] =] = √√ KbKb xx CbCb yy pOHpOH == pKbpKb -- loglog CbCb1122

1122



20

Efecto del Ion ComEfecto del Ion ComúúnnLa adiciLa adicióón de unn de un Electrolito FuerteElectrolito Fuerte a una solucia una solucióón de un Electrolito Dn de un Electrolito Déébil tienebil tiene ununefecto pronunciado sobre el equilibrio del Electrolito Defecto pronunciado sobre el equilibrio del Electrolito Déébil,bil, si los 2si los 2electrolitos tienen unelectrolitos tienen un ionion comcomúúnn..

Por ejemplo, la adiciPor ejemplo, la adicióón del Electrolito MA a una solucin del Electrolito MA a una solucióón de HAn de HA desplaza eldesplaza elequilibrio hacia la izquierdaequilibrio hacia la izquierda de acuerdo con el principio dede acuerdo con el principio de ““Le ChâtelierLe Châtelier”” ya queya queel Electrolito Fuerte estel Electrolito Fuerte estáá totalmente ionizado:totalmente ionizado:

Una aplicaciUna aplicacióón de lo dicho estn de lo dicho estáá en las llamadasen las llamadas ““soluciones amortiguadorassoluciones amortiguadoras”” oo““buffersbuffers””..

E. Fuerte : MA(s) A−(ac) + M+(ac)

Cs Cs Cs

HA(ac) + H2O(ac) A−(ac) + H3O+(ac)

E.l Ca Cs 0Ä −x +x xE.Eq (Ca-x) (Cs+x) x

Ka

H2O

(Cs + x) (x)(Ca-x)

La concentraciLa concentracióón den de[A[A−−] proviene] provienefundamentalmentefundamentalmentedeldel ElectrolitoElectrolitoFuerteFuerte ((CsCs))

=

(sal)

Soluciones amortiguadoras deSoluciones amortiguadoras depHpH oo ““BuffersBuffers””

““Son aquellas soluciones que mantienen el pH constante (o conSon aquellas soluciones que mantienen el pH constante (o conpequepequeñños cambios), al adicionarle pequeos cambios), al adicionarle pequeññas cantidades deas cantidades de áácidoscidoso bases fuertes.o bases fuertes.””

LasLas ““soluciones buffersoluciones buffer”” oo ““tamptampóónn”” resisten los cambios de pH debidoresisten los cambios de pH debidoa que contienen unaa que contienen una especieespecie áácidacida que neutraliza a los iones OHque neutraliza a los iones OH−− yyunauna especie bespecie báásicasica que neutraliza a los iones Hque neutraliza a los iones H33OO++. Es importante. Es importanteentonces que las especiesentonces que las especies áácidas y bcidas y báásicas no se consuman una consicas no se consuman una conla otra en una reaccila otra en una reaccióón de neutralizacin de neutralizacióón. Estos requisitos sen. Estos requisitos sesatisfacen con unsatisfacen con un par conjugadopar conjugado áácidocido--basebase [un[un áácido dcido déébil y subil y subase conjugada (sal) o una base dbase conjugada (sal) o una base déébil y subil y su áácido conjugado (sal)].cido conjugado (sal)].



21

SolucionesSoluciones BuffersBuffersUn ejemplo de buffer es el sistemaUn ejemplo de buffer es el sistema áácido accido acéético/acetato de Sodio (tico/acetato de Sodio (HAcHAc//AcAc−−).).Su mecanismo de acciSu mecanismo de accióón es el siguiente:n es el siguiente:Si se aSi se aññade unaade una basebase, los iones OH, los iones OH−− serseráán neutralizados por eln neutralizados por el áácido delcido delamortiguador:amortiguador:

HAc(acHAc(ac)) ++ OHOH−−(ac(ac)) AcAc−−(ac(ac) + H) + H22O(l)O(l)

Si se agrega unSi se agrega un áácidocido, los iones H, los iones H++ serseráán consumidos por la base deln consumidos por la base delamortiguador.amortiguador.

AcAc−−(ac(ac)) ++ HH++(ac(ac)) HAcHAc (ac)(ac)

Una soluciUna solucióón amortiguadora tiene 2 caractern amortiguadora tiene 2 caracteríísticas importantes: susticas importantes: su capacidadcapacidadbufferbuffer (o capacidad amortiguadora) y su(o capacidad amortiguadora) y su pHpH..

SolucionesSoluciones BuffersBuffersLaLa capacidad buffer (capacidad buffer (ââ)) de una solucide una solucióón es la cantidad (en moles) de ionesn es la cantidad (en moles) de ionesHH33OO++ u OHu OH−− que necesita ser agregado a la solucique necesita ser agregado a la solucióón para cambiar su pH enn para cambiar su pH enuna unidaduna unidad.. Mientras mMientras máás grande es esta cantidad mejor es el buffers grande es esta cantidad mejor es el buffer..

Las relaciones matemLas relaciones matemááticas que pueden usarse para su cticas que pueden usarse para su cáálculo son laslculo son lassiguientes:siguientes:

â = − y â =

â =

Ä CAÄ pH

Ä CBÄ pH Ä pH = pHf − pHi

2,3x Ca x CbCa + Cb

DondeDondeCCAA = concentraci= concentracióónn áácido fuertecido fuerteCCBB = concentraci= concentracióón base fuerten base fuerteCCaa = concentraci= concentracióónn áácido dcido déébilbilCCbb = concentraci= concentracióón base conjugadan base conjugada

EjemploEjemploLa concentraciLa concentracióón den de ionion HH33OO++ en 1L de solucien 1L de solucióón buffer compuesta den buffer compuesta de HAcHAc 11M yM y NaAcNaAc 1M es la misma que para 1L de soluci1M es la misma que para 1L de solucióón buffer compuesta den buffer compuesta de HAcHAc0,1 M y0,1 M y NaAcNaAc 0,1 M. Sin embargo, la primera soluci0,1 M. Sin embargo, la primera solucióón tiene unan tiene una mayormayorcapacidad buffercapacidad buffer ((ââ = 1,15 vs. 0,115= 1,15 vs. 0,115) debido a que contiene mayores) debido a que contiene mayorescantidades de HAc y NaAc.cantidades de HAc y NaAc.



22

SolucionesSoluciones BuffersBuffersElEl pH delpH del amortiguadoramortiguador dependedepende del Ka deldel Ka del áácidocido y dey de laslas concentracionesconcentracionesrelativasrelativas dede áácidocido y basey base queque lolo componencomponen::

HA(ac) + H2O A−(ac) + H3O+(ac)

Ka = Si se despeja [H3O+] se tiene que

[H3O+] = Ka Si se aplica logaritmos:

log [H3O+] = log Ka + log −1

[A−] [H3O+][HA]

[HA][A−]

[HA][A−]

−log [H3O+] = −log Ka − log pH = pKa + log

Ecuación depH = pKa + log Henderson − Hasselbalch

[Base conjugada] = [Sal]

[HA][A−]

[Base conjugada][ácido]

[A− ][HA]

SolucionesSoluciones BuffersBuffersLa facilidad que tiene esta ecuaciLa facilidad que tiene esta ecuacióón para resolver problemas es quen para resolver problemas es que sesepuede sustituir directamente en la expresipuede sustituir directamente en la expresióón las concentracionesn las concentracionesiniciales deiniciales de áácido y base conjugadacido y base conjugada sin necesidad de conocer lassin necesidad de conocer lascantidades que se ionizan.cantidades que se ionizan.

AnAnáálogamente para loslogamente para los sistemas buffer compuestos de una base dsistemas buffer compuestos de una base déébilbily suy su áácido conjugadocido conjugado se tiene la siguiente ecuacise tiene la siguiente ecuacióón:n:

Si se quiere obtener elSi se quiere obtener el pHpH se utiliza relacise utiliza relacióónn pH+pH+ pOHpOH = 14= 14

pOH = pKb + log

[Ácido conjugado] = [Sal]

[Ácido conjugado][base]



23

SolucionesSoluciones BuffersBuffersLaLa mayor eficaciamayor eficacia de una solucide una solucióón buffer se produce cuando la relacin buffer se produce cuando la relacióónndede áácido dcido déébil y su base conjugada es 1. Es decirbil y su base conjugada es 1. Es decir pHpH == pKapKa. Lo mismo. Lo mismopara los sistemas base dpara los sistemas base déébil y subil y su áácido conjugado (cido conjugado (pOHpOH == pKbpKb).).

ElEl intervalo de amortiguamientointervalo de amortiguamiento se deduce de la ecuacise deduce de la ecuacióón den deHendersonHenderson--HasselbalchHasselbalch::

pH =pH = pKapKa + log =+ log = pKapKa −− 11

pHpH == pKapKa ++ loglog == pKapKa + 1+ 1

LuegoLuego Intervalo deIntervalo de pHpH == pKapKa ++ 11 Intervalo deIntervalo de pHpH en queen que““Buffer es eficazBuffer es eficaz””

111010

101011

AdiciAdicióón den de áácidos o basescidos o basesfuertes a losfuertes a los ““BuffersBuffers””

Se harSe haráá un anun anáálisis de esta situacilisis de esta situacióón viendo unn viendo un ejemploejemplo::

Un litro de soluciUn litro de solucióón buffer den buffer de pHpH = 4,74 contiene 0,1= 4,74 contiene 0,1 molmol dede HAcHAc yy0,10,1 molmol dede NaAcNaAc. Si la Ka. Si la Ka ((HAcHAc)) =1,75 x10=1,75 x10−−55. Calcular el pH de esta. Calcular el pH de estasolucisolucióón:n:

a)a) DespuDespuéés de agregar 0,02s de agregar 0,02 molmol dede NaOHNaOH (suponer que no hay(suponer que no haycambio de volumen).cambio de volumen).

b)b) DespuDespuéés de agregar 0,02s de agregar 0,02 molmol dede HClHCl (tambi(tambiéén suponga que non suponga que nohay cambio de volumen).hay cambio de volumen).

Este problema se resolverEste problema se resolveráá por 3 mpor 3 méétodos:todos:



24

I. a) NaOH Na+ + OH−

0,02 M 0,02 M

NaAc Ac− + Na+

0,1 M 0,1 M

HCl H+ + Cl−

0,02 M 0,02 M

Primero HAc + OH− Ac− + H2OE.I. 0,10 0,02 0,10? −0,02 −0,02 0,02

Después 0,08 0 0,12

Luego se analiza el equilibrio:

HAc+ H2O Ac− + H3O+

E.l. 0,08 0,12 0? −x x x

E.Eq. (0,08−x) (0,12+x) (x)

Ka = 1,7x10−5 = Se eliminan “x” quesuman y restan

1,75 x10−5 =

x = [H3O+]= 1,16 x10−5 y pH = 5 − log 1,16 = 4,93

H2O

H2O

H2O

H2O

(0,12 + x) (x)(0,08 −x)

0,12 x0,08

II. a) Por medio de la aplicación directa de ecuación Henderson-Hasselbalch:

pH = pKa + log = 4,75 + log = 4,92

III a) Por medio de la aplicación del concepto de capacidad buffer (â)

â = = = 0,115

â = 0,115 = Ä pH = 0,174

Ä pH = pHf – pHi

0,174 = pHf – 4,74 Luego pHf = 4,91

La pregunta b) se resolverá por método II:

Primero: Ac− + H3O+ HAc + H2OE.I. 0,10 0,02 0,10Ä −0,02 −0,02 + 0,02

Después 0,08 0 0,12

Se aplica pH = pKa + log = 4,75+ log = 4,57 ≈ 4,6

[base conjugada][ácido]

0,120,08

2,3x Ca x CbCa + Cb

2,3x 0,1 x 0,10,2

Ä CBÄ pH

0,02Ä pH

[base conjug][ácido]

0,080,12



25

HidrHidróólisislisis(del griego(del griego hidrohidro: agua y: agua y lisislisis: rompimiento): rompimiento)

““Es la reacciEs la reaccióón de ionesn de iones (provenientes de sales)(provenientes de sales) con el Hcon el H22O, paraO, paraproducir iones hidronio mproducir iones hidronio máás la base conjugada o el ion OHs la base conjugada o el ion OH−− mmáásselel áácido conjugado.cido conjugado.”” TambiTambiéén es una reaccin es una reaccióónn áácidocido--base, que llegabase, que llegaa una situacia una situacióón de equilibrio, donde las correspondientes Ka o Kb sen de equilibrio, donde las correspondientes Ka o Kb sellaman ahorallaman ahora constantes de hidrconstantes de hidróólisis (Kh).lisis (Kh).

Recordar que las sales son electrolitos fuertes que estRecordar que las sales son electrolitos fuertes que estáánncompletamente disociados en agua.completamente disociados en agua. Las propiedadesLas propiedades áácidocido--base debase delas soluciones de sales se deben al comportamiento de suslas soluciones de sales se deben al comportamiento de suscationes y anionescationes y aniones. Estos iones reaccionan con el agua como si. Estos iones reaccionan con el agua como sifueranfueran áácidos o bases.cidos o bases.

HidrHidróólisislisisDesde el punto de vista de la hidrDesde el punto de vista de la hidróólisis se distinguenlisis se distinguen 5 tipos de sales5 tipos de sales::

1)1) Sales formadas por elSales formadas por el caticatióón de una base fuerten de una base fuerte con elcon el anianióón de unn de unáácido fuertecido fuerte.. Ninguno de estos iones se hidrolizarNinguno de estos iones se hidrolizaráán y eln y el pHpH = 7= 7..Ejemplos:Ejemplos: NaClNaCl, KNO, KNO33..

2)2) Sales formadas por elSales formadas por el caticatióón de una base fuerten de una base fuerte con elcon el anianióón de unn de unáácido dcido déébilbil.. En este caso elEn este caso el anianióónn sufre hidrsufre hidróólisis y ellisis y el pHpH > 7.> 7. Ejemplos:Ejemplos:NaAcNaAc, KNO, KNO22..

3)3) Sales formadas por elSales formadas por el caticatióón de una base dn de una base déébilbil con elcon el anianióón de unn de un áácidocidofuertefuerte.. En este caso elEn este caso el caticatióónn sufre hidrsufre hidróólisis y ellisis y el pHpH < 7.< 7. Ejemplos:Ejemplos:NHNH44ClCl, NH, NH44NONO3.3.

4)4) Sales formadas por elSales formadas por el caticatióón de una base dn de una base déébilbil con elcon el anianióón de unn de un áácidocidoddéébilbil.. En estas sales los 2 iones sufren hidrEn estas sales los 2 iones sufren hidróólisis ylisis y elel pHpH serseráá ddéébilmentebilmenteáácido, dcido, déébilmente bbilmente báásico o neutro,sico o neutro, dependiendo del valor de Ka ydependiendo del valor de Ka y KbKb..

5)5) Sales formadas por unSales formadas por un caticatióón pequen pequeñño y muy cargadoo y muy cargado con elcon el anianióón den deunun áácido fuertecido fuerte.. En este caso el iEn este caso el ióón que se hidroliza es el catin que se hidroliza es el catióón hidratadon hidratadoy ely el pHpH < 7.< 7. Estos cationes forman bases dEstos cationes forman bases déébiles y los principales son:biles y los principales son:BeBe2+2+, Zn, Zn2+2+, Hg, Hg2+2+, Al, Al3+3+, Cr, Cr3+3+ y Fey Fe3+3+.. Ejemplos:Ejemplos: Fe(NOFe(NO33))33,, AlClAlCl33..



26

Resumen de propiedadesResumen de propiedades áácidocido--base de las salesbase de las sales

Tipo de sal formada por Iones que sehidrolizan

pH de solución

1. Catión base fuerte y anión ácido fuerte Ninguno pH = 7

2. Catión base fuerte y anión ácido débil Anión pH > 7

3. Catión base débil y anión ácido fuerte Catión pH < 7

4. Catión base débil y anión ácido débil Anión y CatiónpH<7 Si Kb >Ka

pH=7 Si Kb =Ka

pH>7 Si Kb >Ka

5. Catión pequeño muy cargado y aniónácido fuerte

Catión hidratado pH < 7

CarCarááctercter áácido de algunoscido de algunoscationes comunes en Hcationes comunes en H22OO

a)a) CationesCationes áácidos:cidos: LosLos áácidos conjugados de bases dcidos conjugados de bases déébiles (biles (EjsEjs..NHNH44

++, CH, CH33--NHNH33++))

b)b) Cationes metCationes metáálicoslicos áácidoscidos: Todos los cationes met: Todos los cationes metáálicoslicosexcepto los descritos como neutros (excepto los descritos como neutros (EjsEjs. Fe. Fe3+3+, Cr, Cr3+3+).).

c)c) Cationes neutros:Cationes neutros: Todos los cationes de los Grupos I y II y todosTodos los cationes de los Grupos I y II y todoslos otros cationes metlos otros cationes metáálicos conlicos con nnúúmero de oxidacimero de oxidacióón 1n 1++ ((EjsEjs..LiLi++,, NaNa++, K, K++, Ca, Ca2+2+,, AgAg++, etc, etc.).)



27

CarCarááctercter áácido y bcido y báásico de algunossico de algunosaniones comunes en Haniones comunes en H22OO (*)(*)

a)a) AnionesAniones áácidos:cidos: Son muy pocos (Son muy pocos (EjsEjs. HSO. HSO44−−, H, H22POPO44

−−))

b)b) Aniones neutros:Aniones neutros: Las bases conjugadas deLas bases conjugadas de áácidos fuertes (cidos fuertes (EjsEjs..ClCl−−, Br, Br−−, I, I−−, ClO, ClO44

−−))

c)c) Aniones bAniones báásicos:sicos: Las bases conjugadas deLas bases conjugadas de áácidos dcidos déébiles (biles (EjsEjs.:.:FF−−, O, O22−−, OH, OH−−, S, S22−−, HS, HS−− , CN, CN−−, Ac, Ac−−, iones carboxilatos, iones carboxilatos).).

(*)(*)TambiTambiéén pueden hidrolizarse los aniones den pueden hidrolizarse los aniones de áácidoscidos poliprpolipróóticosticos, los cuales, los cualespueden actuar como donadores o aceptores de protones. Su accipueden actuar como donadores o aceptores de protones. Su accióón dependern dependerááde las respectivas constantes.de las respectivas constantes. En el caso de losEn el caso de los áácidoscidos diprdipróóticosticos::[H[H++] =] = √√KaKa11.Ka.Ka2.2. Ejemplos: NaHCOEjemplos: NaHCO33, NaHS, NaHS..

Grado de HidrGrado de Hidróólisis y % de Hidrlisis y % de Hidróólisislisis

Al igual que en losAl igual que en los áácidos y bases dcidos y bases déébiles tambibiles tambiéén en la hidrn en la hidróólisis selisis sehabla de unhabla de un grado de hidrgrado de hidróólisis (lisis (ααh)h) y de uny de un porcentaje de hidrporcentaje de hidróólisislisis(%h):(%h):

El grado de hidrEl grado de hidróólisis corresponde allisis corresponde al tanto por unotanto por uno de molesde moleshidrolizadoshidrolizados

αh = %h = αh x 100Ceq X hidrolizadoCiX



28

TitulacionesTitulaciones ÁÁcidocido--BaseBaseSe define asSe define asíí la determinacila determinacióón de la concentracin de la concentracióón de una solucin de una solucióónnmediante la medicimediante la medicióón del volumen de una solucin del volumen de una solucióón de concentracin de concentracióónnconocidaconocida ((““titulantetitulante””).).

Por ejemplo una soluciPor ejemplo una solucióón den de HClHCl de concentracide concentracióón desconocida con unan desconocida con unasolucisolucióón den de NaOHNaOH de concentracide concentracióón conocida. Para determinar lan conocida. Para determinar laconcentraciconcentracióón de la solucin de la solucióón den de HClHCl se toma un volumen determinado de esase toma un volumen determinado de esasolucisolucióón y luego se le agrega lentamente la solucin y luego se le agrega lentamente la solucióón de concentracin de concentracióónnconocida hasta que la neutralizaciconocida hasta que la neutralizacióón sea completa.n sea completa. El punto en el que hanEl punto en el que hanreaccionado cantidades equivalentes dereaccionado cantidades equivalentes de áácido y base se conoce comocido y base se conoce comopunto de equivalenciapunto de equivalencia de la titulacide la titulacióónn..

TitulacionesTitulaciones ÁÁcidocido--BaseBasePara identificar el punto de equivalencia de la titulaciPara identificar el punto de equivalencia de la titulacióónn áácidocido--base sebase seempleanemplean ““colorantes orgcolorantes orgáánicosnicos”” llamadosllamados IndicadoresIndicadores ÁÁcidocido--BaseBaseque tienen un color en solucique tienen un color en solucióónn áácida y otro en solucicida y otro en solucióón bn báásica. Porsica. Porejemplo, la fenolftaleejemplo, la fenolftaleíína es incolora en solucina es incolora en solucióónn áácida y roja encida y roja ensolucisolucióón bn báásica.sica.

El punto en que vira el Indicador, en el proceso de titulaciEl punto en que vira el Indicador, en el proceso de titulacióón, se llaman, se llamaPunto FinalPunto Final de la titulacide la titulacióón y debe coincidir (o estar muy cercano) conn y debe coincidir (o estar muy cercano) conelel Punto de EquivalenciaPunto de Equivalencia..

Para descubrir cuPara descubrir cuáál es el Indicador ml es el Indicador máás apropiados apropiado hay que examinarhay que examinarun grun grááfico de los cambios defico de los cambios de pHpH durante la titulacidurante la titulacióónn. El gr. El grááfico defico depHpH vs.vs. Volumen deVolumen de TitulanteTitulante se llamase llama Curva de TitulaciCurva de Titulacióónn..



29

Curvas de titulaciCurvas de titulacióónnEstas curvas se construyen graficando elEstas curvas se construyen graficando el pHpH en el eje de las Yen el eje de las Y y ely elvolumen delvolumen del TitulanteTitulante en el eje de las Xen el eje de las X..

En estas curvas hay principalmenteEn estas curvas hay principalmente 4 tipos de puntos4 tipos de puntos que deben serque deben sercalculados:calculados:

1.1. ElEl pHpH de la solucide la solucióón antes que eln antes que el titulantetitulante sea agregadosea agregado..

2.2. ElEl pHpH de la solucide la solucióón despun despuéés que els que el titulantetitulante se ha agregadose ha agregadopero antes del punto de equivalencia.pero antes del punto de equivalencia.

3.3. ElEl pHpH en el punto de equivalenciaen el punto de equivalencia..

4.4. ElEl pHpH despudespuéés del punto de equivalencia.s del punto de equivalencia.

TitulaciTitulacióón de unn de un ÁÁcido Fuertecido Fuertecon una Base Fuertecon una Base Fuerte

Ejemplo:Ejemplo:Se titulan 20Se titulan 20 mLmL dede HClHCl 0,1M con0,1M con NaOHNaOH 0,1 M. Los datos se entregan0,1 M. Los datos se entreganen la siguiente tabla:en la siguiente tabla:

mL NaOH 0,1 M Volumen total solución pH

0,005,00

10,0015,0019,9520,0029,00

100105110115119,95120129

1,70 (1)1,852,042,36 (2)4,387,00 (3)

11,85 (4)



30


Los cLos cáálculos de los 4 puntos principales para la titulacilculos de los 4 puntos principales para la titulacióón de 20n de 20 mLmL dedeHClHCl 0,1 M (diluidos con agua hasta 1000,1 M (diluidos con agua hasta 100 mLmL) con) con NaOHNaOH 0,1 M, son los0,1 M, son lossiguientessiguientes

(1)(1) Al Inicio:Al Inicio:

V1 x C1 = V2 x C2

20 x 0,1 = 100 x C2 ; C2 = 2 x10−2 M

[H+] = 2x10−2 M pH = 2 − log 2 = 1,70


(2)(2) DespuDespuéés de agregar 15s de agregar 15 mLmL NaOHNaOH 0,1 M0,1 M

V1 x C1 = V2 x C2

15 x 0,1 = 115 x C2 ; C2 = 1,30 x10−2 MNaOH = 1,30 x 10−2 M = [OH− ]

V1 x C1 = V2 x C2

20 x 0,1 = 115 x C2 C2 = 1,74 x10−2 MHCl = 1,74 x10−2 M = [ H+ ]

Ä = 0,44 x10−2 M = [ H+ ] = 4,4 x10−3

pH = 3 −log 4,4 = 2,36

Ä = 0,44 x10−2 M



31


(3)(3) En el punto de equivalenciaEn el punto de equivalencia::

V1 x C1 = V2 x C2

20 x 0,1 = 120 x C2 C2 = 1,66 x10−2 MHCl = 1,66 x10−2 M = [ H+ ]

V1 x C1 = V2 x C2

20 x 0,1 = 120 x C2 C2 = 1,66x10−2 MNaOH = 1,66x10−2 M = [OH− ]

Ä = 0por lo tanto, han reaccionado cantidadesestequiométricas de ácido y base y pH = 7.


(4)(4) DespuDespuéés del punto de equivalencia:s del punto de equivalencia: ssóólo hay exceso delo hay exceso de NaOHNaOH

NaOH: V1 x C1 = V2 x C2

29 x 0,1 = 129 x C2; C2 = 2,25x10−2 MNaOH = 2,25x10−2M = [OH− ]

HCl: V1 x C1 = V2 x C2

20 x 0,1 =129 x C2 C2 = 1,55x10−2 MHCl = 1,55x10−2 M = [ H+ ]

Ä = 0,70x10−2 M = [ OH− ] = 7 x 10−3 M

pOH = 3 −log 7 = 2,15 y pH = 14 −2,15 = 11,85



32


La curva de titulación obtenida:

0

2

4

6

8

10

12

14

0 10 20 30

pH

Volumen de base adicionada (mL)

Base fuerte

Ácido fuerte

Equilibrio heterogEquilibrio heterogééneoneoEs el equilibrio que se produce entre especies que estEs el equilibrio que se produce entre especies que estáán en mn en máássde una fase.de una fase. En nuestro caso es un equilibrio entre un sEn nuestro caso es un equilibrio entre un sóólido pocolido pocosoluble en Hsoluble en H22O y sus iones constituyentes que estO y sus iones constituyentes que estáán en fase acuosa.n en fase acuosa.

SoluciSolucióón saturadan saturada: Es aquella soluci: Es aquella solucióón en la que no puede disolversen en la que no puede disolversemmáás soluto. Es una situacis soluto. Es una situacióón de equilibrio en la que la velocidad den de equilibrio en la que la velocidad dedisolucidisolucióón se hace igual a la velocidad de precipitacin se hace igual a la velocidad de precipitacióón.n.

Solubilidad molar (s)Solubilidad molar (s):: Es la mEs la mááxima cantidad de soluto (en moles)xima cantidad de soluto (en moles)disuelta en un litro de solucidisuelta en un litro de solucióón saturada (moles/L) a una determinadan saturada (moles/L) a una determinadatemperatura (generalmente a 25temperatura (generalmente a 25ººCC).).



33

Equilibrio heterogEquilibrio heterogééneoneoSolubilidadSolubilidad:: Es la mEs la mááxima cantidad de soluto (en g) disuelta en un litroxima cantidad de soluto (en g) disuelta en un litrode solucide solucióón saturada (g/L) a una determinada temperatura. Tambin saturada (g/L) a una determinada temperatura. Tambiéén sen sedefine como la mdefine como la mááxima cantidad de soluto (en g) disuelta en 100 g dexima cantidad de soluto (en g) disuelta en 100 g desolvente (g/100g) a una temperatura de 25solvente (g/100g) a una temperatura de 25ººCC..

Precipitado (Precipitado (pppp)):: Es un sEs un sóólido insoluble que se separa de lalido insoluble que se separa de lasolucisolucióón en una reaccin en una reaccióón de precipitacin de precipitacióón.n.

Las reacciones de precipitaciLas reacciones de precipitacióón por lo general requieren compuestosn por lo general requieren compuestosiióónicos. Por ejemplo cuando se agrega una solucinicos. Por ejemplo cuando se agrega una solucióón acuosa de nitraton acuosa de nitratode plomo (II) a Yoduro de Sodio se forma un precipitado amarillode plomo (II) a Yoduro de Sodio se forma un precipitado amarillo dedeYoduro de Plomo (II). En forma iYoduro de Plomo (II). En forma ióónica:nica:

PbPb 2+2+ (ac) + 2 I(ac) + 2 I−− (ac)(ac) PbIPbI22(s)(s)

ReglasReglas generalesgenerales parapara predecirpredecir solubilidadsolubilidad dedecompuestoscompuestos iióónicosnicos enen aguaagua a 25a 25ººC.C.

1.1. Todos los compuestos de losTodos los compuestos de los metales alcalinos (grupo IA) y de amoniometales alcalinos (grupo IA) y de amonio(NH(NH44

++)) sonson solublessolubles..

2.2. Todos los compuestos que contienenTodos los compuestos que contienen NONO33−−, ClO, ClO33

−− y ClOy ClO44−− sonson solublessolubles..

3.3. Todos los hidrTodos los hidróóxidos sonxidos son insolublesinsolubles a excepcia excepcióón de los hidrn de los hidróóxidos de losxidos de losmetales alcalinos y elmetales alcalinos y el Ba(OHBa(OH))22. El. El Ca(OHCa(OH))22 es ligeramente soluble.es ligeramente soluble.

4.4. Los compuestos que contienenLos compuestos que contienen ClCl−−, Br, Br−− o Io I−− sonson solublessolubles a excepcia excepcióón den delos que contienen Aglos que contienen Ag++, Hg, Hg22

2+2+ y Pby Pb2+2+..

5.5. Todos los compuestos conTodos los compuestos con COCO3322−−, PO, PO44

33−− y Sy S22−− sonson insolublesinsolubles a excepcia excepcióónnde los que contienen tambide los que contienen tambiéén metales alcalinos y ion amonio.n metales alcalinos y ion amonio.

6.6. Todos los compuestos que contienenTodos los compuestos que contienen SOSO4422−− sonson solublessolubles a excepcia excepcióón den de

los que contienen Balos que contienen Ba2+2+, Hg, Hg2+2+ y Pby Pb2+2+. El CaSO. El CaSO44 y el Agy el Ag22SOSO44 sonsonligeramente solubles.ligeramente solubles.



34

DerivaciDerivacióón de la expresin de la expresióónn KpsKps

Esta expresiEsta expresióón dice quen dice que ““en una solucien una solucióón saturada de un electrolito pocon saturada de un electrolito pocosoluble, el producto de las concentraciones molares totales de lsoluble, el producto de las concentraciones molares totales de los ionesos ioneses una constante a una temperatura determinadaes una constante a una temperatura determinada””..

AmBn(s) mA+n(ac) + nB−m(ac)

electrolito poco soluble solución saturada

Si se aplica Ley del Equilibrio Químico:

K =

K x k = [A+n]m x[B−m]n

Kps = [A+n]m[B−m]n Constante del Producto de Solubilidad

[A+n]mx[B−m]n

[AmBn]pero la concentración de un sólido[AmBn] = constante = k

H2O

Ejemplos de la expresiEjemplos de la expresióónn KpsKpsEn compuestosEn compuestos poco solublespoco solubles KpsKps eses muy pequemuy pequeññoo. En compuestos. En compuestossolublessolubles KpsKps serserííaa muy grandemuy grande,, pero no se habla depero no se habla de KpsKps de compuestosde compuestossolublessolubles

Ejemplos deEjemplos de KpsKps::

a) AgCl(s) Ag+(ac) + Cl− (ac) Kps = [Ag+][Cl−]

b) MgF2(s) Mg2+(ac) + 2F− (ac) Kps = [Mg2+][F−]2

c) Ca3(PO4)2(s) 3Ca2+(ac) + 2PO43− (ac) Kps = [Ca2+]3[PO4

3−]2

d) MgNH4PO4(s) Mg2+(ac) + NH4+ (ac) + PO4

3-(ac) Kps =[Mg2+][NH4+][PO4

3−]

H2O

H2O

H2O

H2O



35

DeterminaciDeterminacióón de lan de la KpsKps a partira partirde la solubilidad molar (s)de la solubilidad molar (s)

Esto se demostrarEsto se demostraráá mediante la resolucimediante la resolucióón den de un problema:un problema:

Calcular el valor delCalcular el valor del KpsKps para la salpara la sal AgAg22CrOCrO44 si su solubilidad molar (s) essi su solubilidad molar (s) es6,5 x 106,5 x 10−−55 mol/L?mol/L?

De laDe la estequiometrestequiometrííaa de la reaccide la reaccióón se observa que 1n se observa que 1 molmol dede AgAg22CrOCrO44 produceproduce22 molmol dede AgAg++ y 1y 1 molmol dede CrOCrO44

22−−. La concentraci. La concentracióón deln del ionion AgAg++ en el equilibrioen el equilibrioes el doble de la solubilidad molar del compuesto y la deles el doble de la solubilidad molar del compuesto y la del ionion CrOCrO44

22−− es igual.es igual.Luego:Luego:

Ag2CrO4(s) 2Ag+(ac) + CrO2−4 (ac)

2s s

[Ag+] = 2s = 2(6,5 x10−5) = 1,3 x10−4

[CrO42−] = s = 6,5 x 10−5

como Kps = [Ag+]2[CrO42−] entonces Kps = (1,3 x10−4)2(6,5 x10−5)

Kps = 1,1 x 10-12

DeterminaciDeterminacióón de la solubilidadn de la solubilidadmolar(smolar(s) a partir de la) a partir de la KpsKps

Ejemplo:Ejemplo:Si laSi la KpsKps deldel Pb(IOPb(IO33))22 es 2,6 x 10es 2,6 x 10−−1313. Calcular la solubilidad molar de dicha sal.. Calcular la solubilidad molar de dicha sal.

Pb(IO3)2 (s) Pb2+(ac) + 2IO−3(ac)

El 0 0 s 2s

E.Eq. s 2s

La Kps corresponde a Kps = [Pb2+] [IO−3]2

2,6 x10−13 = (s)(2s)2 2,6 x10−13 = 4s3

4 x10−5 = s (mol/L)

NOTA: Para resolver los dos problemas anteriores se utiliza a vNOTA: Para resolver los dos problemas anteriores se utiliza a veces la siguienteeces la siguienterelacirelacióón:n:

m+nm+n

s =s =

EjeEjemplosmplos:: CaFCaF22 (m = 1, n = 2);(m = 1, n = 2); CaCa33(PO(PO44))22 (m = 3, n = 2)(m = 3, n = 2)

en queen que mm yy nn son los subson los subííndices de landices de lasal poco soluble Asal poco soluble AmmBBnnKKpsps

mmmm xx nnnn



36

DeterminaciDeterminacióón de lan de la KpsKps a partir de laa partir de laconcentraciconcentracióón de uno de los iones on de uno de los iones o

viceversa.viceversa.Se explicarSe explicaráá a trava travéés de 2 problemas:s de 2 problemas:

a)a) En una soluciEn una solucióón acuosa saturada den acuosa saturada de CaFCaF22 la concentracila concentracióón deln del ionion FluoruroFluoruro[F[F−−] =4x10] =4x10−−44. Calcular la Kps.. Calcular la Kps.

CaF2(s) Ca2+(ac) + 2F−(ac)

El 0 0 s 2sE.Eq. s 2s pero 2s = 4 x10−4

s = 2x 10−4 Luego [Ca2+] = 2 x10−4 y [F−] = 4 x10-4

Kps = [Ca2+][F−]2

Kps = (2x 10−4)(4 x 10−4)2 = 3,2 x 10−11

DeterminaciDeterminacióón de lan de la KpsKps a partir de laa partir de laconcentraciconcentracióón de uno de los iones on de uno de los iones o

viceversa.viceversa.b)b) Calcular la [OHCalcular la [OH−−] y [Mg] y [Mg+2+2] en una soluci] en una solucióón acuosa saturada de Mg(OH)n acuosa saturada de Mg(OH)22

si Kps = 3,4x10si Kps = 3,4x10−−1111..

Mg(OH)2(s) Mg2+(ac) + 2OH− (ac)

E.E. s 2s

Luego Kps = [Mg2+][OH−]2 Kps = (s)(2s)2

3,4 x 10−11 = 4s3

0,85 x 10−11 = s3

2 x10−4 = sLuego [Mg+2] = 2 x10−4 y [OH-] = 4 x 10−4



37

DeterminaciDeterminacióón de la solubilidad molar den de la solubilidad molar deuna sal en presencia de ununa sal en presencia de un ionion comcomúún.n.

Si la solubilidad molar de una soluciSi la solubilidad molar de una solucióón saturada den saturada de Pb(IOPb(IO33))22 es 4,0 x10es 4,0 x10−−55

mol/L.mol/L.¿¿ CuCuáál es su solubilidad molar en presencia de Pb(NOl es su solubilidad molar en presencia de Pb(NO33))220,1M? Kps del0,1M? Kps delPb(IOPb(IO33))22 es 2,6 x10es 2,6 x10−−1313..

AquAquíí se observa que el ise observa que el ióón comn comúún (Pbn (Pb2+2+) reduce la solubilidad del) reduce la solubilidad del Pb(IOPb(IO33))22 enenun factor de aproximadamente 50. (porque la solubilidad en aguaun factor de aproximadamente 50. (porque la solubilidad en agua pura es 4,0pura es 4,0x 10x 10−−55 mol/L).mol/L).

Pb(NO3)2(s) Pb2+(ac) + 2NO−3(ac)

0,1 M 0,1 M 2(0,1)Melectrolito fuerte

Pb(IO3)2(s) Pb2+(ac) + 2IO−3(ac)

El 0,1 0 s 2sE.Eq. 0,1 + s 2s

Kps = [Pb2+][IO−3]2 2,6 x 10−13 = (0,1+s)(2s)2

s = 8,1 x 10−7

H2O

EjEj::

Reacciones de precipitaciReacciones de precipitacióónnEn esta situaciEn esta situacióón se considera eln se considera el producto iproducto ióónico de solubilidad (nico de solubilidad (QsQs),),ananáálogo al cuociente considerado en el caplogo al cuociente considerado en el capíítulo de Equilibrio General. Estetulo de Equilibrio General. Esteproducto corresponde a:producto corresponde a:

QsQs = [= [AA+n+n]]mm[B[B−−mm]]nn donde [Adonde [A+n+n] y [B] y [B−−mm] son las concentraciones iniciales de los] son las concentraciones iniciales de losiones queiones que no estno estáán necesariamente en equilibrion necesariamente en equilibrio.. Se presentan 3Se presentan 3situaciones:situaciones:

•• SiSi QsQs >> KpsKps el compuestoel compuesto precipitaprecipita

•• SiSi QsQs == KpsKps la solucila solucióón esn es saturadasaturada

•• SiSi QsQs << KpsKps la solucila solucióón esn es no saturadano saturada

Este producto iEste producto ióónico de solubilidadnico de solubilidad ((QsQs) sirve para predecir la formaci) sirve para predecir la formacióón den deun precipitado (un precipitado (pppp).).



38

Reacciones de precipitaciReacciones de precipitacióónnEjemplo:Ejemplo:

¿¿SS e formare formaráá el precipitado de Agel precipitado de Ag22COCO33 cuando se mezclan 25 mL de AgNOcuando se mezclan 25 mL de AgNO330,001 M con 75 mL de Na0,001 M con 75 mL de Na22COCO33 0,001 M?0,001 M? KpsKps (Ag(Ag22COCO33) = 6,2 x10) = 6,2 x10−−1212

AgNO3 Ag+ + NO3−

Na2CO3 CO32− + 2Na+

Ag2CO3(s) 2Ag+(ac) + CO32−(ac)

El volumen es100mL. Hay dilución:[Ag+]: V1 x C1 = V2 x C2

25 x 0,001 = 100 x C2 C2 = [Ag+] = 2,5 x 10−4 M[CO3

2−]: V1 x C1 = V2 x C2

75 x 0,001 = 100 x C2 C2= [CO32−] = 7,5 x 10−4 M

Si se reemplazan estas concentraciones en Qs da:Qs = [Ag+]2[CO3

2−] = (2,5 x 10−4)2 (7,5 x 10−4) = 4,7 x 10−11

Como Kps = 6,2 x10−12 se tiene que Qs > Kps y se concluye que se formará unprecipitado (pp) de Ag2CO3.

PrecipitaciPrecipitacióón fraccionadan fraccionadaEn este casoEn este caso se trata de precipitar ciertos iones especse trata de precipitar ciertos iones especííficos de unaficos de unasolucisolucióón o de precipitar unos iones primeros que otros.n o de precipitar unos iones primeros que otros.

Problemas tiposProblemas tipos::

a)a) Si a una soluciSi a una solucióón que contiene 0,1M den que contiene 0,1M de ClCl−− y 0,01M de CrOy 0,01M de CrO4422−− se lese le

agrega Agagrega Ag++. (1). (1) ¿¿ QuQuéé precipita primero: AgCl o Agprecipita primero: AgCl o Ag22CrOCrO44? (2)? (2)¿¿ QuQuéécantidad de Clcantidad de Cl−− queda cuando comienza a precipitar Agqueda cuando comienza a precipitar Ag22CrOCrO44??

KpsKps AgClAgCl = 1,2 x10= 1,2 x10−−1010 KpsKps AgAg22CrOCrO44 = 2,0 x 10= 2,0 x 10−−1212



39

Desarrollo del problemaDesarrollo del problema

El mEl méétodo consiste en calcular la [todo consiste en calcular la [AgAg++] necesaria para precipitar tanto el] necesaria para precipitar tanto el AgClAgClcomo elcomo el AgAg22CrOCrO44

AgCl(s) Ag+(ac) + Cl− (ac)

Kps = [Ag+][Cl−]= 1,2 x 10−10 1,2 x 10−10 = [Ag+](0,1)

[Ag+] = = 1,2 x 10−9

Ag2CrO4 2Ag+ + CrO42−

Kps = [Ag+]2[CrO42−] = 2 x 10−12

2 x 10−12 = [Ag+]2[1,0 x 10−2][Ag+] = 1,4 x 10−5

Por lo tanto, como la (Ag +) necesaria para precipitar AgCl es menor que lanecesaria para precipitar Ag2 CrO4 precipita primero AgCl .(2) Kps = [Ag+][Cl−]

1,2x10−10 = (1,4x 10−5)(Cl−)[Cl−] = 8,5 x 10−6

Es la concentración que queda cuando comienza a precipitar Ag 2CrO4. Seobserva que la [Cl−] ha bajado de 1 x10−1M a 8,5 x10−6M.

1,2 x 10−10

1 x 10−1

(1)

ElEl pHpH y la solubilidady la solubilidadLa solubilidad de muchos compuestos tambiLa solubilidad de muchos compuestos tambiéén depende deln depende del pHpH de lade lasolucisolucióón. Si se considera, por ejemplo, el equilibrio de solubilidad den. Si se considera, por ejemplo, el equilibrio de solubilidad de ununhidrhidróóxido:xido:

M(OH)M(OH)nn(s(s)) MM+n+n(ac(ac) +) + nOHnOH−− (ac)(ac)

Al aAl aññadir iones OHadir iones OH−− (aumenta pH)(aumenta pH) el equilibrio se desplaza de lael equilibrio se desplaza de laderecha a la izquierda con lo cualderecha a la izquierda con lo cual disminuye la solubilidaddisminuye la solubilidad deldelM(OH)M(OH)nn. Por otra parte al a. Por otra parte al aññadir iones Hadir iones H++ (disminuye pH)(disminuye pH) el equilibrioel equilibriose desplaza de la izquierda hacia la derecha y lase desplaza de la izquierda hacia la derecha y la solubilidad delsolubilidad delM(OH)M(OH)nn aumentaaumenta.. AsAsíí los hidrlos hidróóxidos insolubles tienden a disolversexidos insolubles tienden a disolverseen solucionesen soluciones áácidas y con una lcidas y con una lóógica similar losgica similar los áácidos insolubles secidos insolubles sedisuelven en soluciones bdisuelven en soluciones báásicas.sicas.



40

ElEl pHpH y la solubilidady la solubilidadEjemplo cuantitativo:Ejemplo cuantitativo:

¿¿ CuCuáál es el pH de una solucil es el pH de una solucióón saturada de Mg(OH)n saturada de Mg(OH)22, y c, y cóómo afecta sumo afecta susolubilidad el aumento o disminucisolubilidad el aumento o disminucióón del pH?.n del pH?. KpsKps = 1,2x10= 1,2x10−−1111..

Cuando elCuando el pHpH es < 10,45 la solubilidad deles < 10,45 la solubilidad del Mg(OHMg(OH))22 deberdeberíía aumentara aumentardebido a una [Hdebido a una [H++] mayor y a una [OH] mayor y a una [OH−−] menor.] menor.

Cuando elCuando el pHpH es > 10,45 la solubilidad deles > 10,45 la solubilidad del Mg(OHMg(OH))22 deberdeberíía disminuira disminuirdebido a una [OHdebido a una [OH−−] mayor (efecto de ion com] mayor (efecto de ion comúún).n).

Mg(OH)2 (s) Mg2+(ac) + 2OH− (ac)

El 0 0 s 2sE.Eq. s 2s

Kps = 1,2x 10−11 = [Mg2+][OH−]2

1,2 x 10−11 = (s) (2s)2

s = 1,4 x 10−4


Cap 10 Equilibrio Ionico

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