VIDEOS

CURVAS DE VALORACION DE ESPECIES ANFOTERAS

Una sustancia anfótera se puede comportar como acido débil o como base débil cuando se disuelve en un disolvente apropiado. Si sus características ácidas o básicas predominan suficientemente, es posible su valoración con una base o ácido fuerte.

EJERCICIO 

En una disolución de dihidrogenofosfato de sodio, los equilibrios principales son:

Observe que K_b3 es demasiado pequeña para poder valorar el H₂PO₄^- con un acido,
 mientras que K_a2 es suficientemente grande para permitir su valoración con una
 disolución patrón básica.

La situación es distinta en disoluciones que contienen hidrogenofosfato disódico, para las que los equilibrios son:

La magnitud de las constantes indica que HPO₄^2- se puede valorar con un patrón ácido, pero no con un patrón alcalino.

Cálculo del pH de una disolución que contiene una mezcla de una base fuerte y una base débil.

Se disuelven n_a1 moles de una base B y n_a2 moles de una base fuerte MOH en un litro de agua obteniéndose una disolución de concentraciones molares C_B y C_MOH.

Las reacciones químicas son:

B + H₂O ------ BH⁺+ OH^-

 MOH  -------------  M⁺ + OH^-

2 H₂O ------- H₃O⁺ + OH ^-

Las condiciones de equilibrio son: Kw = [H3O+1][ OH ^-]

K Bb =  [BH ] [HO^-]                   K_w

          -------------------          =     --------

                [B]                                  K _Abh+

KEl balance de carga (BC) es: [H₃O⁺] + [BH⁺] +[M⁺] = [OH ^-]

Los balances de masa (BM) son: CB = [BH⁺] + [B]     y  C_MOH = [M⁺]

Como se espera obtener un valor de pH mayor que 7, se asume [H3O⁺] < [OH].

En el balance de carga:[BH⁺] = [OH ^-] - C_MOH

Y en el balance de masa: [B] = C_MOH + CB - [OH ^-]

Si expresamos KBH⁺ =  Kw  / Kb B  = [H3O⁺] [B] / [BH⁺]

Reemplazando en K_BH+  se obtiene la siguiente expresión cuadrática:

.

(C_MOH + C_B) [H₃O⁺]2 + (K_a C_MOH  - K_W) [H₃O⁺] - K_a K_W = 0

Encontrando el valor de [H₃O+] se puede calcular el pH.

Para simplificar el cálculo, se puede suponer que MOH reprime la ionización de B, de modo que [HO-] = C_MOH y luego corroborar calculando las concentraciones de las especies involucradas.

Cálculo del pH de una disolución que contiene una mezcla de un ácido fuerte y un ácido  débil.

Se disuelven na1 moles de un ácido débil HA y na2 moles de un ácido fuerte HX en un litro de agua obteniéndose una disolución de concentraciones molares CHA y CHX.

Las reacciones químicas son:

HA + H₂O  ------- H3O⁺ + A^-

HX + H2O  -----   H3O⁺+ X^-

2 H₂O -------- H₃O⁺+ OH ^-

Las condiciones de equilibrio son: Kw = [H3O⁺][ OH ^-]

     Ka       [ H30 ⁺][A- ]

      -----------------------

                     [ HA]   

El balance de carga (BC) es: [H3O⁺] = [A^-] + [X^-] +[OH ^-]

Los balances de masa (BM) son: CHA = [A^-] + [HA]

        CHX = [X^-]

Como se espera obtener un valor de pH menor que 7, se asume [H3O+] > [OH] y esta última puede ser desestimada, con lo que el balance de carga queda, al ser reordenado:

 [A-] ≈ [H₃O+] - CHX

Así:

[HA] ≈  CHA + CHX - [H₃O⁺]

Reemplazando en la constante y reordenando se obtiene la siguiente ecuación de segundo grado:

[H₃O+]² + (Ka - CHX) [H₃O⁺] - Ka (CHA + CHX) = 0

Del valor de  [H₃O⁺] hallado se calcula el pH de la solución.

Para simplificar el cálculo, se puede suponer que HX reprime la disociación de HA, de modo que [H₃O⁺] = CHX y luego corroborar calculando las concentraciones de las especies involucradas.

INTRODUCCIÓN CURVAS DE VALORACIÓN PARA SISTEMAS ÁCIDO-BASE

INTRODUCCIÓN




Los métodos de cálculo  de curvas de valoración para sistemas ácido base complejos. se definen como  disoluciones consistentes en 

• dos ácidos o bases de distinta fortaleza.
• un ácido o base que tiene dos o mas grupos funcionales ácidos o básicos .
• una sustancia anfotera, que puede comportarse como ácido o como base. 

Los ácidos y las bases polifuncionales desempeñan funciones importantes en muchos sistemas quimicos y biológicos . El cuerpo humano posee un complicado sistema  de tampones en las células y liquidos corporales como la sangre. El pH  de la sangre humana esta controlado principalmente por el sistema tampón ácido carbónico/ bicarbonato, de modo que se mantenga en el intervalode 7.35 a 7.45

 CO2  +  H2O  → H2CO3

H2CO3 +  H2O  → H3O⁺  +  HCO3

                                                                                                                 

ACIDOS Y BASES POLIFUCIONALES

Existen varias especies utiles en quimica que tiene dos o mas grupos funcionales acidos o basicos. Estos numeros difieren en su fortaleza, es decir, estas especies exhiben doss o mas puntos finales en una valoracion acido- base.

DISOLUCIONES TAPON CON ACIDOS POLIPROTICOS

A partir de un acido diprotico debil y sus sales  es posible preparar dos sistemas tampon. Uno  consiste en el acido H2A libre y su base conjugada NaHA, y el otro , con el acido NaHA y su base conjugada Na2A.E pH es mayor en el segundo sistema que en el primero , puesto que la constante de disociacion acida del HA-  es menor que la del H2A.

CURVAS DE VALORACION PARA ACIDOS POLIFUNCIONALES

Los compuestos con dos o mas grupos funcionales aidos generaran puntos finales multiples en su valoracion siempre y cuando tales grupos difieran lo suficiente en su fortaleza como acidos.es posible elaborar curvas e valoracion teoricamente razonales para acidos poliproticos  cuya proporcion Ka/Ka₂  sea mayor que 10³

Sistema del acido fosfórico

El acido fosfórico polifuncional característico. Experimenta las tres reacciones de disociación siguientes en disolución acuosa:

Con este acido, al igual que con otros polipróticos, K_a1  >K_a2  >K_a3.

Cuando se suman dos equilibrios sucesivos adyacentes, se multiplican las dos constantes de equilibrio para obtener la constante de equilibrio de la reacción global resultante. Por tanto, para los dos primeros equilibrios de disociación del H₃PO₄ se tiene

De manera similar para la reacción

Se escribiría

EJERCICIO

Calcule el PH de una disolución de CO₂ 0.02500 M. considerando el balance de masa, se tiene:

La pequeña magnitud de K_hid,K₁ y K₂

 

Y se puede escribir

Considerando el balance de carga

Entonces, se supone que

Por lo tanto

Sustituyendo estas aproximaciones se obtiene

Los valores tentativos calculados de [H₂CO₃], [CO₃^2-] y [OH^-] indican que los supuestos son validos

     

ejercicio 1
calcule el pH  de una mezcla que es 0.1200 M en HCl y 0.0800 M en acido debil HA (Ka = 1.00 * 10 -4) durante  su valoracion con KOH 0.1000M. Calcule  los resultados si se añaden los siguientes volúmenes de base : a. 0.00 mL Y b. 5.00 mL

a. Adición de 0.00 mL  de KOH

[H₃O ⁺] = c _HCl+ [A^-]= 0.1200 + [A^-]

[A^-] = K_a = 1.00 * 10^{- 4} = 8.33 * 10 ^-4

[HA] [H₃O+]       0.1200  

[HA]= [A^-]/(8.33 * 10 ^-4)

C _HA =[HA]+ [A^-]= 0.0800M

[A^-]/(8.33* 10 ^-4)+ [A^-]=(1.20 * 10 ³) [A^-]=0.0800M

[A-]=6.7 * 10 ^-5 M

b. Después de añadir  5.00 mL  de base

C_HCL = 25.00 * 0.1200 – 5.00 * 0.1000 = 0.0833 M
-------------------------------------

25.00 + 5.00                     
      

[H₃O⁺] = 0.0833 + [A^-] = 0.0833 M

pH= 1.08

[A^-]= 8.0 * 10 ^-5