Clase Teórica Soluciones Reguladoras. 27 de Abril
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Soluciones reguladorasQumica General e Inorgnica27 de abril de 2015
Prof. Dra. Marisa RepettoPrimer cuatrimestre 2015
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Neutralizacin cido-base20 mL NaOH0,18 M17 mL HNO20,25 M Ka= 4,6 x 10-4 HNO2 + NaOH NaNO2 + H2O4,3 x 10-3 eq ac - 3,6 x 10-3 eq base = 0,7 x 10-3 eq acido remanente 3,6 x 10-3 eq NaNO2 volumen final: 37 mL[sal]= 0,097 M[cido] = 0,019 [sal] pH = pKa + log ______ = 4,00 [acido]
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Curvas de titulacin de cido dbil con una base fuerte
Punto de equivalenciaVolumen de NaOH agregado (mL)
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pH antes de la neutralizacin: Buffer
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pH antes de la neutralizacin: depende de la constante de disociacin del cido dbil.pH = pKaBuffer con capacidad reguladora mxima
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Curvas de titulacin de base dbilcon un cido fuerteVolumen de HCl agregado (mL)Volumen de HCl (mL) pHPunto de equivalencia
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BufferCurvas de titulacin de base dbilcon un cido fuerte
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Efecto del agregado de un cido o una base al agua
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Agregado de un ion comn a la solucin acuosa de un cido dbil
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Agregado de un ion comn a la solucin acuosa de una base dbil
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Soluciones amortiguadoras reguladoras (buffer)Resiste los cambios de pH cuando se agregan pequeas cantidades tanto de cido como de base.Soluciones en las que estn presentes dos electrolitos o soluciones de electrolitos
cido dbil y su base conjugada Base dbil y su cido conjugado
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Formado por:cido dbil (suministra protones a una base fuerte) y su base conjugada (aceptar protones de un cido fuerte)Base dbil (acepta protones de un cido fuerte) y su cido conjugado (cede protones a una base fuerte)
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Efecto de ion comn
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Tipos de Soluciones amortiguadoras1. Sistema cido - Sal: cido dbil y una sal de ese cido y una base fuerte. Ejemplo: HAc / NaAc; HCN / NaCN.
2. Sistema Base - Sal: base dbil y una sal de esa base con un cido fuerte. Ej.: NH3 / NH4Cl.3. Sistema Salino:* una sal monosustituida y otra disustituida de un cido poliprtico dbil (por ej. H3PO4) con una base fuerte. Ej.: NaH2PO4 / K2 HPO4 . * una sal disustituida y otra trisustituida del mismo cido. Ej.: K2HPO4 / Na3PO4 .4. Anfolitos: son sustancias que tienen en su molcula grupos cidos y bsicos.
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Clculo de pH de una solucin amortuguadoraEcuacin de Henderson-HasselbachUtilizando el concepto de cido y base conjugada de BronstedPar conjugado
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Sistema cido dbil- sal
NaAc Na+ + Ac-
H2O + HAc H3O+ + Ac-
[H3O+ ] . [Ac-] Ka = _______________ [ HAc ]Despejando la [H3O+] :
[H3O+ ] = Ka . [HAc] / [Ac-]
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Aplicando logaritmos y multiplicando por (-1), resulta:
- log [H3O+ ] = - log Ka - log [HAc] + log [Ac-]
[Ac-] pH = pKa + log ________ [HAc]
[HA] > = a 0,1 M
se desprecia la ionizacin y la hidrlisis de la salEcuacin de Henderson- Hasselbalch
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[base conjugada] pH = pK + log ________ [cido]
[base conjugada] pH = pKa + log [cido de Bronsted]
[A-] pH = pKa + log ______ [AH]
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H2O + HAc H3O+ + Ac- 0,1 M [H3O+ ] . [Ac-] [H3O+ ] = Ka [ HAc ] Ka = _______________ [ HAc ] [H3O+ ] = 1,8 10 5 x 0,1 [H3O+ ] = 1,34 10 3 MNaAc Na+ + Ac -O,15 MpH= 4,92
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Sistema Base dbil - Sal
Mezcla de amonaco / cloruro de amonio en agua; el equilibrio inico ser:
NH4Cl NH4+ + Cl-
NH3 + H2O NH4+ + OH-
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NH3 + H2O NH4+ + OH-
[HO-] . [NH4+] Kb = _______________ [NH3 ]
Despejando [HO-], aplicando logaritmo y multiplicando por (-1), resulta [NH4+] pOH = pKb + log ________ [NH3 ]
[Sal] pOH = pKb + log ________ [Base ]
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[base conjugada] pH = pK + log ________ [cido]
[NH3] pH = pK NH4 + + log [NH4 + ]
NH4 + + H2O NH3 + H3O +
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1-Sistema cido dbil / sal :
NaAc Na+ + Ac- HAc H+ + Ac-
[Ac- ] pH = pKa + log ________ [HAc] Si aumenta [H+] aumentan los moles de cido disminuyen los moles de sal disminuye pHSi aumenta [OH-] disminuyen los moles cido aumentan los moles de sal aumenta el pH
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2-Sistema base dbil / sal :
NH4Cl NH4+ + Cl- NH3 + H2O NH4+ + OH-
[NH4+] pOH = pKb + log ________ [NH3]
Si aumenta [H+] aumentan los moles de sal disminuyen los moles de base disminuye pH, aumenta el pOH
Si aumenta [OH-] disminuyen los moles sal aumentan los moles de base aumenta el pH, disminuye el pOH
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3. Sistema Salino
Estn constituidos por dos sales de un cido poliprtico (por ejemplo H3PO4), con distinto grado de sustitucin. Se considera a la sal: ms sustituida como salmenos sustituida como cido
Ejemplo: Sea el sistema NaH2PO4 / K2 HPO4 .
NaH2PO4 ser el cido K2 HPO4 ser la sal
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cuyos valores son : Ka1 1 .10-2, Ka2 1 .10-7, Ka3 1 .10-12
Cul es el valor de Ka que se deber seleccionar para calcular el pH del buffer?
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Para responder esta pregunta debemos plantear las ecuaciones de ionizacin de las sales que forman el sistema buffer:
En el ejemplo mencionado:
NaH2PO4 Na+ + H2PO4-K2 HPO4 2K+ + HPO42- iones derivados del H3PO4
y ver cul de las reacciones de equilibrio del cido dbilpoliprtico, contiene las especies derivadas de l.
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Capacidad reguladora mxima
Cuando la capacidad reguladora es mxima la relacin [sal] / [cido] o [sal] / [base] es igual a la unidad y en este caso: pH = pKa + log 1 = pKa
o
pOH = pKb + log 1 = pKb
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Rango til de un buffer- Cuando la razn [sal] / [cido] o [sal] / [base] es igual a 10, el pH y o el pOH ser:
pH = pKa + log 10 = pKa + 1
pOH = pKb + log 10 = pKb + 1
- Cuando la razn [sal] / [cido] o [sal] / [base] es igual a 0,1el pH y o el pOH ser:
pH = pKa + log 0,1 = pKa - 1
pOH = pKb + log 0,1 = pKb - 1
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Rango til de un bufferpH = pKa 1
pOH = pKb 1
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Preparacin de bufferA partir de drogas slidas:
A partir de soluciones: +
Por neutralizacin cido dbil-base fuerte base dbil con cido fuerte
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pH conocidoDrogas slidas Soluciones
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BIBLIOGRAFAChang R. Qumica. 6ta edicin. Ed Mc. Graw Hill. 1999.Umland J.B.; Bellama J.M. Qumica General . 3ra edicin. Ed. International Thomson. 2000.Atkins P.W, Jones L. Qumica . 3ra edicin. Ed Omega. 1999.Maham B,; Myers R. Qumica Universitaria. 4ta edicin. Ed Addison Wesley. 1990.Whitten K.W.; Davis R.E.; Peck M.L. Qumica General . 5ta edicin. Ed. Mc. Graw Hill. [email protected]