Miss María Cuevas V

✓Conocer que es la fuerza relativa de ácidos y bases.

✓Comprender los procedimientos para realizar el cálculo de pH de

ácidos y bases débiles.

✓Aplicar los cálculo de ácidos y bases débiles.

El concepto de fuerza en ácidos y bases hace referencia al grado de disociación o ionización de estos en disolución acuosa.

No todos los ácidos o bases poseen la misma capacidad para disociarse, ya que, existen ácidos que son mejores donadores de protones que otros, así como también hay bases que son mejores receptores de protones que otras.

Fuerza

de

Ácidos

y basesCapacidad para

formar iones

Ác y bases

fuertes

Ác y bases

débiles

Depende

Constantes de

disociación

Electrolito

s fuertes

Electrolito

s débiles

Se ioniza aprox.

En 100%

Se ioniza en

menos de un

100%

En las disoluciones de los ácidos y bases se establece un equilibrio químico, donde el valor de sus constantes de equilibrio Ka y Kb (constantes de disociación para un ácido

y una base, respectivamente) representan una medida cuantitativa de su fuerza.

Constante del

ácido (Ka)

Constantes de

disociación

K=[Productos]p

[Reactivos]r

Constante de

la base (Kb)

Importante: A mayor

valor de la constante,

mayor es la fortaleza

de la sustancia, ya que

el equilibrio se

encuentra desplazado

mayoritariamente hacia

productos

Solo se ionizan parcialmente en solución acuosa, por lo cual tienden a establecer

equilibrios reversibles, entre el ácido no disociado, los

iones H+ y la base conjugada resultante. En la naturaleza la gran mayoría de

ácidos y bases son débiles, pues se disocian en menos de

un 10%.

HF + H2O H3O+ + F-

Cantidad antes

de la

ionización

Cantidad en el

equilibrio

Base conjugada

HidrácidosFormula:

HX

Siendo:X= Elementos del grupo VIA /VIIIA

Mientras mayor sea el tamaño de X, menor será la fortaleza del enlace; más fácilmente se remueve el protón y por

lo tanto más fuerte será el ácido

Se consideran hidrácidos debiles:HF /H2S/ H2Se/HCN/H2Te

VIA VIIA

O F

S Cl

Se Br

Te I

Hacia abajo, los acidos son

más fuertes, ya que el enlace es más débil

Ácidos terciarios (oxoácidos)

Fórmula:HXO

Siendo:X= Elementos no metalicos

Como regla serán ácidos débiles: Sí la cantidad de oxígenos – cantidad de hidrógenos < 1; Entonces es un ácido débil

Ejemplo: HClO (1 - 1 = 0); Por lo tanto se considera un ácido débil

Algunos ejemplos de oxoácidos débiles:HClO / HBrO/ HIO

No metales

Ácidos Orgánicos (Ác carboxílico)

Formula:R-COOH

Siendo:R= Radical

compuesto de solo carbono e hidrogeno.

La fuerza de los acidos carboxilicos organicos (R−COOH) depende de la naturaleza de R. Entre más electronegativo sea el grupo, mayor capacidad de entregar H.

Ojo: El hidrogeno liberado pertenece al grupo funcional.

El ácido carboxílico más tipico es el ácido acetico (CH3-COOH), llamado Vinagre.

Grupo Radical

Reacción de ácidos en agua

Ejercicio: Calcule el pH de una disolución 0,015 M de acido acético (CH3COOH) A 25ºC,considerando que el Ka para este acido es 1,8 x10-5.

1,8 x10 -5=[X]·[X][0,015-X]

Ka=[CH3COO-]·[H+][CH3COOH]

CH3COOH(l) + H2O(L) H30+(Ac) +CH3COO-

Resolución:

1º: Plantear la Rx:

2º: Se plantean los cambios en las [ ] y los valores en el equilibrio:Reactantes Productos

[CH3COOH] [H3O+] [CH3COO-]

Concentración

inicial

0,015 0 0

Concentración

final

0,015-X X X

3º: Se plantea el Keq y se reemplazan los valores:

Ejercicio: Calcule el pH de una disolución 0,015 M de acido acético (CH3COOH) A 25ºC, considerando que el Ka para este acido es 1,8 x10-5.

1,8 x10 -5=[X]2

[0,015-x]

Resolución:

4º: Se despeja X, quedando determinada por una ecuación de 2do grado:

-1,8 · 10 -5 X + 2,7 x10-7= X2

Expresión de la ecuación 2do grado:

Se despeja la ecuación obtenida:

Se pasa multiplicando

1,8 x10 -5 (0,015-x) =[X]2

Se multiplica

X2 +1,8 · 10 -5 X - 2,7 x10-7= 0

Se igual a 0

Ejercicio: Calcule el pH de una disolución 0,015 M de acido acético (CH3COOH) A 25ºC, considerando que el Ka para este acido es 1,8 x10-5.

Resolución:

5º: Se aplica la formula para despejar X en la ecuación de 2do grado:

X2 +1,8 · 10 -5 X - 2,7 x10-7= 0

a b c

Sin embargo debido a lo engorroso de este cálculo, podemos inferir lo siguiente para despejar X:

1,8 x10 -5=[X]2

[0,015-x]

Se puede inferir que el valor de x en los reactivos es considerada insignificante (próximo a cero), puesto que es tan pequeña la porción del ácido que se disocia, que en la sustracción

prácticamente no afecta al valor de la concentración inicial del ácido, quedando la expresión:

X2 =2,7 x10-7

Ejercicio: Calcule el pH de una disolución 0,015 M de acido acético (CH3COOH) A 25ºC,considerando que el Ka para este acido es 1,8 x10-5.

Resolución:

6º: Se despeja X, aplicando raíz cuadrada a toda la ecuación:

X2 =2,7 x10-7/· √ √ X2 = √2,7 x10-7 X = 5,2x10-4

Este valor corresponde a la concentracion de

H3O+/H+

7º: Se obtiene el pH de la solución:

pH = -log [5,2x10-4] pH =3,29

La fórmula resumida para el calculo de ácidos débiles, asumiendo que el valor de x en reactivos es insignificante es:

[H+]= √Ca · KaCa= concentración del acidoKa= cte del acidez

ÁCIDO FÓRMULA Ka

Acético CH3COOH 1,8x 10-5

Benzoico C6H5COOH 6,3 x 10-5

Cloroso HClO2 1,1 x 10-2

Cianhídrico HCN 4,9 x 10-10

Ciánico HCNO 1,2 x 10-4

Fenol C6H5OH 1,2 x 10-10

Fluorhídrico HF 6,7 x 10-4

Fórmico HCOOH 1,8 x 10-4

Hipobromoso HBrO 2,1 x 10-9

Hipocloroso HClO 3,2 x 10-8

Hidrazoico HN3 1,9 x 10-5

Nitroso HNO2 4,5 x 10-4

Láctico HC3H5O3 1,3 x 10-4

Pirúvico HC3H3O3 1,4 x 10-4

Constantes de ionización para ciertos ácidos débiles a 25°C

Solo se ionizan parcialmente en solución acuosa, por lo cual tienden a establecer equilibrios reversibles, entre la base no disociada, los iones OH- y el ácido conjugado resultante. El grado de disociación de las bases débiles esta dado por la constante de equilibrio o constante de basicidad (Kb).

Bases orgánicas

Formula:R-NH2

Siendo:R= Corresponde

a un grupo radical que posee H y C.

Corresponde al grupo de las aminas, son bases de tipo organica y en su gran mayoria se encuentran en la

naturaleza como parte de reacciones eseciales para la vida.

Algunos ejemplos de animas son: Etil-amina (C2H5NH2)Hidracina (NH2-NH2)

Bases Conjugadas

Formula:No existe una

formula propiemente

tal, ya que pertenece a la disoacion de

acidos fuertes.

Las bases conjugadas que provienen de los acidos fuertes,

cuando se combinan con agua son bases débiles.

Algunos ejemplos son: HCO3

-, ClO4-, IO4-

Bases Inorgánicas

Formula:No existe

formula ya que hay de muchos

tipos.

Las bases inorganicas mas caracteristicas son el bicarbonato

y amoniaco.

Algunos ejemplos son: NaHCO3 y NH3

Importante

Reacción de bases en agua

Ejercicio: Calcule el pH de una disolución de NH3 0,025 M a 25ºC, que posee una kb de 1,8 x10-5. Para ello primero se debe calcular la concentración de OH-.

1,8 x10 -5=[X]·[X][0,025-X]

Ka=[NH4+]·[OH-]

[NH3]

Resolución:

1º: Plantear la Rx:

2º: Se plantean los cambios en las [ ] y los valores en el equilibrio:

Reactantes Productos

[NH3] [OH-] [NH4+]

Concentración

inicial

0,025 0 0

Concentración

final

0,025-X X X

3º: Se plantea el Keq y se reemplazan los valores:

NH3 (ac) + H2O(l) NH4+

(ac) +0H-(ac)

Ejercicio: Calcule el pH de una disolución de NH3 0,025 M a 25ºC, que posee una kb de 1,8x10-5. Para ello primero se debe calcular la concentración de OH-.

1,8 x10 -5=[X]2

[0,025-x]

Resolución:

4º: Se despeja X, quedando determinada por una ecuación de 2do grado:

-1,8 · 10 -5 X + 4,5 x10-7= X2

Expresión de la ecuación 2do grado:

Se despeja la ecuación obtenida:

Se pasa multiplicando

1,8 x10 -5 (0,025-x) =[X]2

Se multiplica

X2 +1,8 · 10 -5 X - 4,5 x10-7= 0

Se igual a 0

Resolución:

5º: Se aplica la formula para despejar X en la ecuación de 2do grado:

X2 +1,8 · 10 -5 X - 4,5 x10-7= 0

a b c

Sin embargo debido a lo engorroso de este cálculo, podemos inferir lo siguiente para despejar X:

1,8 x10 -5=[X]2

[0,025-x]

Se puede inferir que el valor de x en los reactivos es considerada insignificante (próximo a cero), puesto que es tan pequeña la porción de base que se disocia, que en la sustracción

prácticamente no afecta al valor de la concentración inicial de la base, quedando la expresión:

X2 =4,5 x10-7

Ejercicio: Calcule el pH de una disolución de NH3 0,025 M a 25ºC, que posee una kb de 1,8x10-5. Para ello primero se debe calcular la concentración de OH-.

Ejercicio: Calcule el pH de una disolución 0,015 M de acido acético (CH3COOH) A 25ºC,considerando que el Ka para este acido es 1,8 x10-5.

Resolución:

6º: Se despeja X, aplicando raíz cuadrada a toda la ecuación:

X2 =4,5 x10-7/· √ √ X2 = √4,5 x10-7 X = 6,71x10-4

Este valor corresponde a la concentracion de

OH-

7º: Se obtiene el pOH de la solución:

pOH = -log (6,71x10-4) pOH =3,17

La fórmula resumida para el calculo de Bases débiles

asumiendo que el valor de x en reactivos es insignificante es:

[OH-]= √Cb · KbCb= concentración de la baseKb= cte del basicidad

8º: Se obtiene el pH de la solución:

pOH + pH = 14 pH =10,83

BASE FORMULA Kb

Amoniaco NH3 1,8x 10-5

Anilina C6H5NH2 4,2 x 10-10

Dimetilamina (CH3)2NH 5,1 x 10-4

Etilamina C2H5NH2 4,7 x 10-4

Etilendiamina NH2CH2CH2NH2 5,2 x 10-4

Hidracina N2H4 1,7 x 10-6

Hidroxilamina NH2OH 1,1 x 10-8

Metilamina CH3NH2 4,4 x 10-4

Piridina C5H5N 1,4 x 10-9

Trimetilamina (CH3)3N 6,5 x 10-5

Úrea NH2CONH2 1,5 x 10-14

Constantes de ionización para ciertos bases débiles a 25°C

Para obtener [H+] en Ácidos débiles, se utiliza la siguiente

formula:[H+]= √Ca · Ka

Para obtener [OH-] en bases débiles, se utiliza la siguiente formula:

[OH-]= √Cb · Kb

Siempre y cuando se puede considerar el valor de la disociación de reactantes (ya sea un ácido o base débil), muy próximo a cero. Se utilizan las siguientes

formulas para obtener las concentraciones de estos iones en solución.

Para obtener pH y pOH se utilizan las mismas formulas utilizadas en ácidos y bases fuertes.