Especies poliprticas y sistemas mltiples

Equilibrios de especies poliprticas y pHUna especie poliprtica es capaz de ceder o recibir ms de un protn (H+) Cuando una solucin acuosa slo contiene una especie poliprtica, sta determina el pH disocindose en etapas sucesivas. Cada etapa se caracteriza por una constante determinada.

Equilibrios qumicos para un cido poliprticoH2O + H2O OH- + H3O+ KwH3PO4 + H2O H2PO4- + H3O+ K1 = 5,7 x 10-3

H2PO4- + H2O HPO42- + H3O+ K2 = 6,2 x 10-8HPO42- + H2O PO43- + H3O+ K3 = 2,2 x 10-13

Las especies extremas, H3PO4 y PO43- slo pueden comportarse como un cido (donador) o como una base (aceptor) respectivamente, pero las especies intermedias se comportan como anfolitos

Si se tiene una solucin de H3PO4 cules sern los productos al mezclar los siguientes compuestos?

H3PO4 + HCl

Na3PO4 + HCl

Na3PO4 + NaOH H3PO4 + NaOH

Al adicionar a un compuesto poliprtico dbil un compuesto monoprtico fuerte se pueden generar distintas especiacionesSi se tienen 3 soluciones que contienen 1 mol de H3PO4 cada una y se adicionan 1 mol, 2 mol y 3 mol de NaOH respectivamente cules sern los productos?

H3PO4 + NaOH NaH2PO4 +

H2O

NaH2PO4 + NaOH Na2HPO4 + H2O

Na2HPO4 + NaOH Na3PO4

+

H2O

La adicin parcial del protolito fuerte genera sistemas predominantemente binarios, compuestos por un producto bsico y un producto cidoSi se tiene una solucin de 1 mol de H3PO4 y se adiciona 0,5 mol de NaOH cules sern los productos? H3PO4 + NaOH NaH2PO4 + H2O Los productos sern entonces: H3PO4 + NaH2PO4 + H2O

El combinar dos compuestos poliprticos dbiles se pueden generar especiaciones ms complejas, compuestos predominantemente por un producto bsico y un producto cido o por un slo anfolitoSi se tienen 3 soluciones que contienen 1 mol de H3PO4 cada una y se adicionan 1 mol, 2 mol y 3 mol de Na3PO4 respectivamente cules sern los productos? describa las reacciones globales H3PO4 + Na3PO4 Na2HPO4 + NaH2PO4

H3PO4 + 2Na3PO4 3Na2HPO4H3PO4 + 3Na3PO4 3Na2HPO4 + Na3PO4

cules son las ecuaciones intermedias que concluyen en estas reacciones globales?

Cuando se obtienen estas combinaciones de los compuestos poliprticos dbiles, el pH del medio ser determinado proporcionalmente por la concentracin de cada especie, es decir la base y el cido, hasta que uno de ellos se extinga. Considrese el siguiente sistemaH3PO4 + NaH2PO4La reaccin de equilibrio entre ambas especies ser:

H3PO4

+ NaH2PO4 NaH2PO4 +

H3PO4

En este sistema el H3PO4 funciona como cido y NaH2PO4 funciona como base al ser un donador menos efectivo. Los equilibrios para cada uno son:

H3PO4 + H2O H2PO4- + H3O+H2PO4 + H2O H3PO4 +-

K1

=

[NaH2PO4] [H3O+] [H3PO4]

OH-

El NaH2PO4 se comportar como base hasta que el H3PO4 no tenga el efecto inhibidor como cido ms fuerte.

Siendo la constante de acidez:

K1

=

[NaH2PO4] [H3O+]

[H3PO4]

El pH puede ser calculado despejando la ecuacin [H3 O+ ] =

[H3PO4] K1[NaH2PO4] = -logK1 - log [H3PO4] [NaH2PO4]

-log [H3

O+ ]

= -log

[H3PO4] K1[NaH2PO4] [NaH2PO4] [H3PO4]

-log [H3

O+ ]

-log[H3

O+]

= -logK1 + log

pH = pK1 + log

[base conjugada][cido]

Ecuacin de Henderson-Hasselbalch

Esta ecuacin resalta dos hechos, la proporcin de las dos especies ser influida por la relacin entre pH del medio y su constante de disociacin; y, a su vez, las especies son capaces de regular el pH del sistema.

Se tiene una solucin que contiene Na2HPO4 0,1 M y NaH2PO4 0,1 M cul es el pH de esta solucin? NaH2PO4 + Na2HPO4 Na2HPO4 + NaH2PO4 K2 = 6,2 x 10-8cido Base Base conjugada cido conjugadoKa del cido

pH = pKa + log

[base conjugada][cido]

pH = -log(6,2 x

10-8 )

+ log

[Na2HPO4][NaH2PO4]

pH = 7,21 + log

0,10,1

pH = 7,21 + 0

pH = 7,21

ESPECIACIN DE POLIPRTICOS EN FUNCIN DEL pHLas especies dbiles poliprticas son susceptibles a cambiar por las condiciones del pH del medio. Cuando se adicionan al sistema cidos o bases ms fuertes que controlan el pH, las especies dbiles reaccionarn equilibrndose segn las nuevas condiciones. La ecuacin de HendersonHasselbalch (HH) nos puede indicar la proporcin en l a que se encuentran dos especies adyacentes Para una solucin que contiene Na2HPO4 0,1 M y NaH2PO4 0,1 M cules sern nuevas las concentraciones si se ajusta la solucin pH = 2?pH = 7,21 + log0,1 -X 0,1+X

2 = 7,21 + log

0,1 -X 0,1+X

2 -7,21 = log

0,1 -X 0,1+X

10-5.21

=

0,1 -X 0,1+X

10-5.21 *(0,1+X) = 0,1 -X

6,17*10-7+10-5.21X = 0,1 -X

X = 0,09999877

Para Na2HPO4 = (0,1 - 0,09999877) M y Para NaH2PO4 = (0,1 + 0,09999877) M

La nueva composicin ser Na HPO 1,2 10-6 M y NaH PO 0,2 M