SEMINARIO DE QUIMICA APLICADA A LA BIOLOGÍA Tema 2

Curso 2015-2016

1.- Calcule el pH de una disolución 0,05 M de ácido barbitúrico. Dato: pka = 3,98.

Solución: pH =2,65

2.- El aminoácido glicina existe principalmente en la forma +H3N-CH2-COO-. Escribir las fórmulas del ácido conjugado y la base conjugada de la glicina. Si su pKa es 9,78 ¿Cuál será el pH de una disolución 0,0100 M de glicina?

Solución: pH = 5,89 3.- La morfina (C17H19NO3), narcótico usado como analgésico, es una base orgánica débil. Si se preparó una disolución de morfina de pH 9,5. ¿Cuál era la concentración inicial de la morfina, y cuantos gramos deben disolverse en 250 mL para obtener dicha concentración? Dato: pKb = 5,8

Solución: co = 6,3·10-4 M; 44,9 mg 4.- Una salmuera para conservar encurtidos se ha preparado mezclando 10 g de sal común (cloruro sódico) y 500 mL de un vinagre que contiene 3,5 g de ácido acético en cada 100 mL. Calcule: a) El pH de dicha salmuera (pKa AcOH = 5,24 en estas condiciones) b) La presión osmótica de la misma a 25 ºC (en este caso considerar que el ácido acético no está disociado y el cloruro sódico lo está totalmente). Teniendo en cuenta que las bacterias gram-positivas pueden vivir y multiplicarse en ambientes con presión osmótica comprendida entre 8 y 12 atm y pH entre 3 y 6, ¿será seguro consumir estos encurtidos? Datos: R = 0,082 L·atm/ K· mol; masas atómicas: Na = 23; Cl =35,5; C =12; O = 16; H = 1.

Solución: a) pH = 2,74; b) 30,79 atm, sí. 5.- Razone si la disolución acuosa de las siguientes sales es ácida, básica o neutra. a) NaCl b) NaCN c) (NH4)2SO4 d) (NH4)CN e) (NH4)CH3COO

Datos: Ka HCN = 4,1·10-10; Kb NH3 = 1,8·10-5; Ka CH3COOH = 1,8·10-5.

Solución: neutra a) y e); básica b) y d); ácida c) 6.- Determine el pH de una disolución obtenida al disolver 0,02 moles de benzoato sódico en 1 L de disolvente. Dato: pKa ácido benzoico = 4,2

Solución: pH =8,25 7.- Para determinar el porcentaje de cocaína (C17H21NO4) contenido en un alijo de droga, se disolvieron en agua 10 g de la sustancia encontrada hasta completar 100 mL, la disolución así obtenida se valoró con ácido clorhídrico 0,5 M, en presencia de fenolftaleína, observándose que el viraje del indicador se producía al añadir 8 mL de la disolución de ácido clorhídrico. a) Determine el porcentaje en peso de cocaína presente en la sustancia analizada. b) Calcule el pH en el punto de equivalencia de la valoración anterior. c) Si hubiera que elegir entre la fenolftaleína (pK = 9,4) y el rojo de metilo (pK = 5,1) como indicadores en la valoración anterior, ¿cuál de los dos sería el más idóneo? ¿Por qué? Dato: pKb cocaína = 5,59

Solución: a) 12,12%; b) pH = 4,92; c) rojo de metilo 8.- Calcule la variación de pH que se produce al añadir 1 mL de ácido clorhídrico 2 M a 1 L de: a) Agua pura. b) Un tampón de ácido acético 0,2 M/acetato sódico 0,2 M. Dato: pKa ácido acético = 4,74.

Solución: a) 4,3; b) 0.01

9.- a) Calcule el pH del zumo de limón sabiendo que, por término medio, un limón produce 37 mL de zumo, con una concentración de ácido cítrico (C6H8O7) de 11,52 g/L. b) Si 15 mL del zumo anterior se diluyen con agua hasta alcanzar un volumen total de 200 mL ¿cuál será el nuevo valor del pH? c) Si se añaden 0,018 g de hidróxido sódico a la disolución anterior, ¿cuál será el pH de la disolución resultante? Datos: pKa1 ácido cítrico = 3,13; masas atómicas: Na = 23; O = 16; H =1.

Solución: a) pH = 2,17; b) pH = 2,74; c) pH = 3,13 10.- a) Calcule el pH de una disolución preparada disolviendo 0,14 moles de ácido ciánico (HCNO) en 100 mL de agua. b) Si se añaden 0,11 moles de cianato sódico a dicha disolución, ¿cuál será el pH de la nueva disolución obtenida? c) ¿Cuántos mL de NaOH 10 M serán necesarios para neutralizar la disolución de ácido ciánico del apartado a)? Dato: pKa = 4,45

Solución: pH = 2,15; pH = 4,34; c) 14 mL 11.- Razone si las siguientes disoluciones son ácidas o básicas: a) 10 mL de amoniaco 0,5 M. b) la disolución del apartado a) después de añadirle 100 mL de ácido clorhídrico 0,05 M. c) la disolución del apartado a) después de añadirle 20 mL de cloruro amónico 0,4 M. Calcule el pH de la disolución resultante en este último caso. Dato: Kb amoniaco = 4,74).

Solución: a) básico; b) ácido y c) pH = 9,06 12.- A partir de disoluciones de NaH2PO4 y Na2HPO4 se quieren preparar 10 mL de una disolución reguladora de pH 7,4. a) Escriba el equilibrio ácido-base de la disolución reguladora NaH2PO4/Na2HPO4, la expresión de su constante de equilibrio y la ecuación para calcular su pH. b) Calcule los volúmenes que hay que tomar de unas disoluciones 0,07 M de NaH2PO4 y 0,07 M de Na2HPO4 para preparar la disolución indicada. c) ¿Cuáles serán las concentraciones de NaH2PO4 y Na2HPO4 en la disolución tampón? d) Si a 5 mL de la disolución tampón anterior se le añaden 0,5 mL de HCl 0,15 M ¿Cuál es el nuevo pH? e) Si a 5 mL de la disolución tampón anterior se le añaden 0,5 mL de NaOH 0,15 M ¿Cuál es el nuevo pH? Dato: pKa (H2PO4-) = 7,2

Solución: b) V (NaH2PO4) = 3,87 mL, V (Na2HPO4) = 6,12 mL; c) [NaH2PO4] = 0,0271 M, [Na2HPO4] = 0,0428 M;

d) pH = 7,02; e) pH = 7,87 13.- Se dispone de las siguientes disoluciones preparadas disolviendo las cantidades del producto indicado en el volumen de agua correspondiente: Disolución A: 1,10 g de cloruro de hidrógeno en 300 mL. Disolución B: 1,50 g de hidróxido sódico en 250 mL. Disolución C: 2,44 g de ácido benzoico en 100 mL. Disolución D: 7,20 g de benzoato sódico en 200 mL. a) Indique razonadamente a qué tipo de disolución pertenece cada una de ellas. b) Calcule el pH de la disolución resultante al mezclar 25 mL de la disolución A con 10 mL de la disolución D. c) Calcule el pH de la disolución resultante al mezclar 40 mL de la disolución B con 50 mL de la disolución C. d) Calcule la presión osmótica de la disolución D. Datos: R = 0,082 atm·L/K·mol; T = 20 ºC; pKa (C7H6O2) = 4,2; masas atómicas: C = 12; O = 16; H = 1; Na = 23; Cl = 35,5.

Solución: a) Son ácidas A y C y básicas B y D; b) pH = 2,67; c) pH = 4,37; d) 12,013 atm.

14.- A dos disoluciones que contienen, cada una, 0,03 moles de ácido benzoico en 150 mL de agua se añaden: a) A una de ellas, 100 mL de una disolución de hidróxido potásico 0,2 M. b) A la otra, 75 mL de una disolución de hidróxido potásico 0,4 M.

Calcule el pH de las disoluciones resultantes en cada caso y señale el fenómeno que se produce en cada uno de ellos. Dato pKa ácido benzoico = 4,21.

Solución: a) pH = 4,51, disolución tampón; b) pH = 8,67, hidrólisis de la sal 15.- Se quiere preparar una disolución reguladora ácido acético-acetato potásico con un pH de 4,10. Sólo se dispone de 300 mL de vinagre blanco (5% en masa de ácido acético, densidad = 1,006 g/mL) y de acetato de potasio. Calcule: a) Los gramos de acetato de potasio que se necesitan añadir al vinagre para preparar la disolución suponiendo que no hay variación de volumen. b) El pH de la disolución tampón cuando se añaden 5,61 gramos de KOH. Datos: Ka (CH3-COOH) = 1,8·10-5; masas atómicas: C = 12; K = 39; O = 16; H = 1

Solución: a) 5,58 g; b) pH = 4,75 16.- a) Calcule el pH de una disolución que se prepara disolviendo 1,00 mol de ácido láctico y 1,50 moles de lactato sódico en agua y completando el volumen de disolución hasta 500 mL. b) Si posteriormente agregamos a la disolución 0,25 moles de H3O+, calcule las concentraciones de ácido láctico, ión lactato y el nuevo pH de la disolución resultante. (Suponga que no hay cambio de volumen) Dato: Ka =1,40·10-4.

Solución: a) pH = 4,03; b) [ác. láctico] = [lactato sódico] = 2.5 M, b) pH = 3,85 17.- Para obtener un medio de cultivo se necesita preparar 1 L de una disolución tampón con un ácido débil y su correspondiente sal sódica que mantenga el valor de pH a 5,2. Teniendo en cuenta los valores de Ka que se dan: a) ¿Qué ácido elegiría para preparar la disolución tampón? b) ¿Qué relación [sal]/[ácido] sería necesaria para mantener el pH a 5,2? c) ¿Qué concentraciones máximas de ácido y de sal se requieren para que la presión osmótica de la disolución sea inferior a 34 atm a pH = 5,2? d) ¿Cuál sería el valor del pH de la disolución obtenida en el apartado c) tras añadirle 0,1 mol de NaOH? Datos: Ka ác. acético = 1,8·10-5; Ka ác. fórmico = 1,8·10-4; Ka ác. cianhídrico = 6,2·10-10; Ka ác. fluorhídrico = 6,6·10-4; T = 25 ºC; R = 0,082 atm·L/K·mol.

Solución: a) AcOH; b) [sal]/[ácido] = 2,88; c) [ácido]= 0,21 M, [sal] = 0,59 M; d) pH = 5,53