cido-Base

1. 1 �cido-Base Qu�mica 2� Bach

2. 2 Contenidos 1.-�Caracter�sticas de �cidos y bases 2.- Evoluci�n hist�rica del concepto de �cido y base. 2.1.�Teor�a de Arrhenius. Limitaciones. 2.2.�Teor�a de Br�nsted-Lowry. 2.3.�Teor�a de Lewis 3.- Equilibrio de ionizaci�n del agua. pH. 4.-� Fuerza de �cidos y bases. 4.1.��cidos y bases conjugadas. 4.2. �Relaci�n entre Ka y Kb. 4.3. C�lculos de concentraciones en equilibrio, pH, constantes, grado de disociaci�n

3. 3 Contenidos 5.- Reacciones de hidr�lisis de sales (estudio cualitativo). 5.1.��Sales procedentes de �cido fuerte y base d�bil. 5.2.��Sales procedentes de �cido d�bil y base fuerte. 5.3.��Sales procedentes de �cido d�bil y base d�bil. 5.4.��Sales procedentes de �cido fuerte y base fuerte. 5.5.��Calculo de concentraciones y pH. 6.-��Disoluciones amortiguadoras. 7.-�Indicadores de �cido-base. 8.-� Valoraciones de �cido-base (volumetr�as). 8.1.� Neutralizaci�n (�pr�ctica de laboratorio?).

4. 4 Caracter�sticas �CIDOS: Tienen sabor agrio. Son corrosivos para la piel. Enrojecen ciertos colorantes vegetales. Disuelven sustancias Atacan a los metales desprendiendo H2. Pierden sus propiedades al reaccionar con bases. BASES: Tiene sabor amargo. Suaves al tacto pero corrosivos con la piel. Dan color azul a ciertos colorantes vegetales. Precipitan sustancias disueltas por �cidos. Disuelven grasas. Pierden sus propiedades al reaccionar con �cidos.

5. 5 Definici�n de Arrhenius Publica en 1887 su teor�a de �disociaci�n i�nica�. Hay sustancias (electrolitos) que en disoluci�n se disocian en cationes y aniones. �CIDO: Sustancia que en disoluci�n acuosa disocia cationes H+. BASE: Sustancia que en disoluci�n acuosa disocia aniones OH�.

6. 6 Disociaci�n �CIDOS: AH (en disoluci�n acuosa) ? A� + H+ Ejemplos: HCl (en disoluci�n acuosa) ? Cl� + H+ H2SO4 (en disoluci�n acuosa) ?SO42� + 2 H+ BASES: BOH (en disoluci�n acuosa) ? B + + OH� Ejemplo: NaOH (en disoluci�n acuosa) ? Na+ + OH�

7. 7 Neutralizaci�n Se produce al reaccionar un �cido con una base por formaci�n de agua: H+ + OH� �? H2O El ani�n que se disoci� del �cido y el cati�n que se disoci� de la base quedan en disoluci�n inalterados (sal disociada): NaOH +HCl �? H2O + NaCl (Na+ + Cl�)

8. 8 Teor�a de Br�nsted-Lowry. �CIDOS: �Sustancia que en disoluci�n cede H+�. BASES: �Sustancia que en disoluci�n acepta H+�.

9. 9 Par �cido/base conjugado Siempre que una sustancia se comporta como �cido (cede H+) hay otra que se comporta como base (captura dichos H+). Cuando un �cido pierde H+ se convierte en su �base conjugada� y cuando una base captura H+ se convierte en su ��cido conjugado�.

10. 10 Ejemplo de par �cido/base conjugado Disociaci�n de un �cido: HCl (g) + H2O (l) ? H3O+(ac) + Cl� (ac) En este caso el H2O act�a como base y el HCl al perder el H+ se transforma en Cl� (base conjugada) Disociaci�n de una base: NH3 (g) + H2O (l) ? NH4+ + OH� En este caso el H2O act�a como �cido pues cede H+ al NH3 que se transforma en NH4+ (�cido conjugado)

11. 11 Teor�a de Lewis �CIDOS: �Sustancia que contiene al menos un �tomo capaz de aceptar un par de electrones y formar un enlace covalente coordinado�. BASES: �Sustancia que contiene al menos un �tomo capaz de aportar un par de electrones para formar un enlace covalente coordinado�.

12. 12 Teor�a de Lewis (Ejemplos) HCl (g) + H2O (l) ? H3O+(ac) + Cl� (ac) En este caso el HCl es un �cido porque contiene un �tomo (de H) que al disociarse y quedar como H+ va a aceptar un par de electrones del H2O formando un enlace covalente coordinado (H3O+). NH3 (g) + H2O (l) ? NH4+ + OH� En este caso el NH3 es una base porque contiene un �tomo (de N) capaz de aportar un par de electrones en la formaci�n del enlace covalente coordinado (NH4+).

13. 13 Teor�a de Lewis (cont.) De esta manera, sustancias que no tienen �tomos de hidr�geno, como el AlCl3 pueden actuar como �cidos: AlCl3 + :NH3 Cl3Al:NH3 Cl H Cl H | | | |  Cl�Al + : N�H ? Cl�Al?N�H | | | |  Cl H Cl H

14. 14 Equilibrio de ionizaci�n del agua. La experiencia demuestra que el agua tiene una peque�a conductividad el�ctrica lo que indica que est� parcialmente disociado en iones: 2 H2O (l) ? H3O+(ac) + OH� (ac) ?H3O+? � ?OH�?  Kc = ������ ?H2O?2 Como ?H2O? es constante por tratarse de un l�quido, llamaremos Kw = Kc � ?H2O?2 conocido como �producto i�nico del agua�

15. 15 Concepto de pH. El valor de dicho producto i�nico del agua es: KW (25�C) = 10�14 M2 En el caso del agua pura: ����?H3O+? = ?OH�? = ? 10�14 M2 = 10�7 M Se denomina pH a: Y para el caso de agua pura, como ?H3O+?=10�7 M: pH = � log 10�7 = 7

16. 16 Tipos de disoluciones �cidas: ?H3O+? > 10�7 M ? pH < 7 B�sicas: ?H3O+? < 10�7 M ? pH > 7 Neutras: ?H3O+? = 10�7 M ? pH = 7 En todos los casos: Kw = ?H3O+? � ?OH�? si ?H3O+? aumenta (disociaci�n de un �cido), entonces ?OH�? debe disminuir para que el producto de ambas concentraciones contin�e valiendo 10�14 M2

17. 17 Gr�fica de pH en sustancias comunes

18. 18 Concepto de pOH. A veces se usa este otro concepto, casi id�ntico al de pH: Como Kw = ?H3O+? � ?OH�? = 10�14 M2 y aplicando logaritmos y cambiando el signo tendr�amos: pH + pOH = 14 para una temperatura de 25�C.

19. 19 Ejemplo: El pH de una disoluci�n acuosa es 12,6. �Cual ser� la ?OH�? y el pOH a la temperatura de 25�C? pH = � log ?H3O+? = 12,6, de donde se deduce que: ?H3O+? = 10�pH = 10�12,6 M = 2,5 � 10�13 M Como Kw = ?H3O+? � ?OH�? = 10�14 M2 entonces: KW 10�14 M2 ?OH�? = ��� = ������ = 0,04 M ?H3O+? 2,5 � 10�13 M pOH = � log ?OH�? = � log 0,04 M = 1,4 Comprobamos como pH + pOH = 12,6 + 1,4 = 14

20. 20 ? Ejercicio A: Una disoluci�n de �cido sulf�- rico tiene una?densidad de 1,2 g/ml y una riqueza del 20 % en peso. a) Calcule su concentraci�n expresada en moles/litro y en gramos/litro. b) Calcule el pH de una disoluci�n preparada diluyendo mil veces la anterior. a) ms ms % = �� x 100 = ��� x 100 ?  mdn Vdn x d ms % x d 20 x 1,2 gconc (g/L) = �� = �� = ����� = 240 g/L Vdn 100 10�3 L x 100 ns ms conc(g/L) 240 g/L Molaridad = �� = ��� = ���� = ����  Vdn Vdn x Ms Ms 98 g/mol Molaridad = 2,45 mol/L b) pH = �log [H3O+] = �log (2 x 2,45x10�3 M) = 2,35

21. 21 Electrolitos fuertes y d�biles Electrolitos fuertes: (?)  Est�n totalmente disociados Ejemplos: HCl (ac) ? Cl� + H+ NaOH (ac) ? Na+ + OH� Electrolitos d�biles: (?)  Est�n disociados parcialmente Ejemplos: CH3�COOH (ac) ? CH3�COO� + H+ NH3 (ac)+ H2O ? NH4+ + OH�

22. 22 Electrolitos fuertes y d�biles

23. 23 Ejemplo: Justifica porqu� el i�n HCO3� act�a como �cido frente al NaOH y como base frente al HCl. El NaOH proporciona OH� a la disoluci�n: NaOH (ac) ? Na+ + OH� por lo que HCO3� + OH� ? CO32� + H2O es decir, el i�n HCO3� act�a como �cido. El HCl proporciona H+ a la disoluci�n: HCl (ac) ? H+ + Cl� por lo que HCO3� + H+ ? H2CO3 (CO2 + H2O) es decir, el i�n HCO3� act�a como base.

24. 24 Fuerza de �cidos. En disoluciones acuosas diluidas (?H2O? ? constante) la fuerza de un �cido HA depende de la constante de equilibrio: HA + H2O ? A� + H3O+ ?A�? � ?H3O+? ?A�? � ?H3O+?Kc = ������ ? Kc � ?H2O? = ������ ?HA? � ?H2O? ?HA?

25. 25 Fuerza de �cidos (cont.). Seg�n el valor de Ka hablaremos de �cidos fuertes o d�biles: Si Ka > 100 ? El �cido es fuerte y estar� disociado casi en su totalidad. Si Ka < 1 ? El �cido es d�bil y estar� s�lo parcialmente disociado. El �cido ac�tico (CH3�COOH) es un �cido d�bil ya que su Ka = 1,8 � 10�5 M

26. 26 �cidos polipr�ticos Son aquellos que pueden ceder m�s de un H+. ( ej.: el H2CO3 es dipr�tico) Existen pues, tantos equilibrios como H+ disocie: H2CO3 + H2O ? HCO3� + H3O+ HCO3� + H2O ? CO32� + H3O+ ?HCO3� ? � ?H3O+? ?CO32� ? � ?H3O+? Ka1 = �������� Ka2 = ������� ?H2CO3? ?HCO3� ? Ka1 = 4,5 � 10�7 M Ka2 = 5,7� 10�11 M La constantes sucesivas siempre van disminuyendo.

27. 27 Ejemplo: Sabiendo que las constantes de acidez del �cido fosf�rico son:Ka1 = 7,5 x 10�3, Ka2�=�6,2�x�10�8 y Ka3 = 2,2 x 10�13, calcular las concentraciones de los iones H3O+, H2PO4�, HPO42� y PO43� en una disoluci�n de H3PO4 0,08?M. Equilibrio 1: H3PO4�� + H2O ? H2PO4�� + �H3O+ c. in.(mol/l):��� 0,08��������������������� 0����� ��� �� 0c. eq.(mol/l):� 0,08 � x �������������� �x������ ���� x x = 0,021

28. 28 Equilibrio 2: H2PO4���+ H2O ?� HPO42� + �H3O+ c. in.(mol/l):��� 0,021������������������� 0������� ��0,021c. eq.(mol/l):� 0,021 � y ������������� � y��������0,021 + y y = 6,2 x 10�8 M Equilibrio 3: HPO42���+ H2O ?� PO43� + �H3O+c. in.(mol/l):� 6,2 x 10�8 ������ ��� 0������� ��0,021c. eq.(mol/l):� 6,2 x 10�8� z ���������� � z�������0,021 + z z = 6,5 x 10�19 M

29. 29 Fuerza de bases. En disoluciones acuosas diluidas (?H2O? ? constante) la fuerza de una base BOH depende de la constante de equilibrio: B + H2O ? BH+ + OH� ?BH+? x ?OH�? Kc = ������ ?B? x [H2O]

30. 30 Fuerza de �cidos y bases (pK) Al igual que el pH se denomina pK a: pKa= � log Ka ; pKb= � log Kb Cuanto mayor es el valor de Ka o Kbmayor es la fuerza del �cido o de la base. Igualmente, cuanto mayor es el valor de pKa o pKb menor es la fuerza del �cido o de la base.

31. 31 Ejemplo: Determinar el pH y el pOH de una disoluci�n 0,2 M de NH3 sabiendo que Kb (25�C) = 1,8 � 10�5 M Equilibrio: NH3 + H2O ? NH4+ + OH� conc. in.(mol/l): 0,2 0 0 conc. eq.(mol/l): 0,2 � x x x ?NH4+? x ?OH�? x2 Kb = ������� = ��� = 1,8 x 10�5 M  ?NH3? 0,2 � x De donde se deduce que x = ?OH�? = 1,9 x 10�3 M pOH = � log ?OH�? = � log 1,9 x 10�3 = 2,72 pH = 14 � pOH = 14 � 2,72 = 11,28

32. 32 Relaci�n entre Ka y Kb conjugada Equilibrio de disociaci�n de un �cido: HA + H2O ? A� + H3O+ Reacci�n de la base conjugada con el agua: A� + H2O ? HA + OH� ?A�? x ?H3O+? ?HA? x ?OH�? Ka = ������ ; Kb = ������ ?HA? ?A�? ?A�? x ?H3O+? x ?HA? x ?OH�?  Ka x Kb = ������������ = KW ?HA? x ?A�?

33. 33 Relaci�n entre Ka y Kb conjugada (cont.). En la pr�ctica, esta relaci�n (Ka x Kb = KW) significa que: Si un �cido es fuerte su base conjugada es d�bil. Si un �cido es d�bil su base conjugada es fuerte. A la constante del �cido o base conjugada en la reacci�n con el agua se le suele llamar constante de hidr�lisis (Kh).

34. 34 Ejemplo: Calcular la Kb del KCN si sabemos que la Ka del HCN vale 4,9 � 10�10 M. El HCN es un �cido d�bil (constante muy peque�a). Su base conjugada, el CN�, ser� una base relativamente fuerte. Su reacci�n con el agua ser�: CN� + H2O ? HCN + OH� KW 10�14 M2  Kb = �� = ������ = 2,0 x 10�5 M  Ka 4,9 x 10�10 M

35. 35 Relaci�n entre la constante y el grado de disociaci�n �?� En la disociaci�n de un �cido o una base Igualmente:  En el caso de �cidos o bases muy d�biles (Ka/c o Kb/c < 10�4), ? se desprecia frente a 1 con lo que: Ka = c ?2 (Kb = c ?2 ) As�:

36. 36 Una disoluci�n de HBO2 10-2 M tiene un de pH de 5,6. a) Razone si el �cido y su base conjugada ser�n fuertes o d�biles. b) Calcule la constante de disociaci�n del �cido (Ka) c) Calcule, si es posible, la constante de basicidad del ion borato (Kb). d) Si 100 ml de esta disoluci�n de HBO2 se mezclan con 100 ml de una disoluci�n 10-2 M de hidr�xido s�dico, �qu� concentraci�n de la base conjugada se obtendr�? a) [H3O+] = 10�pH = 10�5,6 = 2,51 x 10�6 M ? =[H3O+]/c = 2,51 x 10�6 M/ 10-2 M = 2,51 x10�4 lo que significa que est� disociado en un 0,025 % luego se trata de un �cido d�bil. Su base conjugada, BO2�, ser� pues, relativamente fuerte. b) Ka = c x ?2 = 10-2 M x(2,51 x 10�4)2 = 6,3 x 10�10 c) Kb = Kw/Ka = 10�14/ 6,3 x 10�10 = 1,58 x 10�5 d) Se neutralizan exactamente: [BO2�] = 5 x 10�3 M

37. 37 Ejercicio B: En un laboratorio se tienen dos matraces, uno conteniendo 15 ml de HCl cuya concentraci�n es 0,05 M y el otro 15 ml de �cido etanoico (ac�tico) de concentraci�n 0,05 M a) Calcule el pH de cada una de ellas. b) �Qu� cantidad de agua se deber� a�adir a la m�s �cida para que el pH de las dos disoluciones sea el mismo? Dato: Ka (�cido etanoico) = 1,8 x 10-5 a) HCl es �cido fuerte luego est� totalmente disociado, por lo que [H3O+] = 0,05 M pH = �log [H3O+] = �log 0,05 = 1,30 CH3COOH es �cido d�bil por lo que: Ka 1,8 �10-5 M ? = �� = ����� = 0,019 c 0,05 M [H3O+] = c ? = 0,05 M x 0,019 = 9,5 x 10-4 M pH = �log [H3O+] = �log 9,5 x 10-4 = 3,0

38. 38 Ejercicio B: En un laboratorio se tienen dos matraces, uno conteniendo 15 ml de HCl cuya concentraci�n es 0,05 M y el otro 15 ml de �cido etanoico (ac�tico) de concentraci�n 0,05 M a) Calcule el pH de cada una de ellas. b) �Qu� cantidad de agua se deber� a�adir a la m�s �cida para que el pH de las dos disoluciones sea el mismo? Dato: Ka (�cido etanoico) = 1,8 x 10-5 b) n (H3O+) en HCl = V x Molaridad = 0,015 l x 0,05 M = = 7,5 x 10-4 mol. Para que el pH sea 3,0 [H3O+] = 10-3 M que ser� tambi�n la [HCl] ya que est� totalmente disociado. El volumen en el que deber�n estar disueltos estos moles es: V = n/Molaridad = 7,5 x 10-4 mol/ 10-3 mol�l-1 = 0,75 litros Luego habr� que a�adir (0,75 � 0,015) litros = 735 ml

39. 39 Hidr�lisis de sales Es la reacci�n de los iones de una sal con el agua. S�lo es apreciable cuando estos iones proceden de un �cido o una base d�bil: Hidr�lisis �cida (de un cati�n): NH4+ + H2O ? NH3 + H3O+ Hidr�lisis b�sica (de un ani�n): CH3�COO� + H2O ? CH3�COOH + OH�

40. 40 Tipos de hidr�lisis. Seg�n procedan el cati�n y el ani�n de un �cido o una base fuerte o d�bil, las sales se clasifican en: Sales procedentes de �cido fuerte y base fuerte. Ejemplo: NaCl Sales procedentes de �cido d�bil y base fuerte. Ejemplo: NaCN Sales procedentes de �cido fuerte y base d�bil. Ejemplo: NH4Cl Sales procedentes de �cido d�bil y base d�bil. Ejemplo: NH4CN

41. 41 Sales procedentes de �cido fuerte y base fuerte. Ejemplo: NaCl NO SE PRODUCE HIDR�LISIS ya que tanto el Na+ que es un �cido muy d�bil como el Cl� que es una base muy d�bil apenas reaccionan con agua. Es decir los equilibrios: Na+ + 2 H2O NaOH + H3O+ Cl� + H2O HCl + OH� est�n muy desplazado hacia la izquierda.

42. 42 Sales procedentes de �cido d�bil y base fuerte. Ejemplo: Na+CH3�COO� SE PRODUCE HIDR�LISIS B�SICA ya que el Na+ es un �cido muy d�bil y apenas reacciona con agua, pero el CH3�COO� es una base fuerte y si reacciona con �sta de forma significativa: CH3�COO� + H2O ? CH3�COOH + OH� lo que provoca que el pH > 7 (dis. b�sica).

43. 43 Sales procedentes de �cido fuerte y base d�bil. Ejemplo: NH4Cl SE PRODUCE HIDR�LISIS �CIDA ya que el NH4+ es un �cido relativamente fuerte y reacciona con agua mientras que el Cl� es una base d�bil y no lo hace de forma significativa: NH4+ + H2O ? NH3 + H3O+ lo que provoca que el pH < 7 (dis. �cida).

44. 44 Sales procedentes de �cido d�bil y base d�bil. Ejemplo: NH4CN En este caso tanto el cati�n NH4+ como el ani�n CN� se hidrolizan y la disoluci�n ser� �cida o b�sica seg�n qu� ion se hidrolice en mayor grado. Como Kb(CN�) = 2 � 10�5 M yKa(NH4+) = 5,6 � 10�10 M , en este caso, la disoluci�n es b�sica ya que Kb(CN�) es mayor que Ka(NH4+)

45. 45 Ejemplo: Sabiendo que Ka (HCN) = 4,0 � 10�10 M, calcular el pH y el grado de hidr�lisis de una disoluci�n acuosa de NaCN 0,01 M. ? La reacci�n de hidr�lisis ser�: CN� + H2O ? HCN + OH� ?HCN? � ?OH�? KWKh(CN�) = ������ = ������ = ?CN�? 4,0 � 10�10 M 1 � 10�14 M2Kh(CN�) = ������ = 2,5 � 10�5 M  4,0 � 10�10 M

46. 46 Ejemplo: Sabiendo que Ka (HCN) = 4,0 � 10�10 M, calcular el pH y el grado de hidr�lisis de una disoluci�n acuosa de NaCN 0,01 M. ? CN� + H2O ? HCN + OH� Conc inin. (M) 0,01 0 0 Conc equil. (M) 0,01(1�?) 0,01 ? 0,01 ? ?HCN? x ?OH�? (0,01 ?)2 M2  2,5 � 10�5 M = ������ = ������ ?CN�? 0,01(1�?) M Despreciando ? frente a 1, se obtiene que ? = 0,05 KW 10�14 M2  ?H3O+? = ��� = ������ = 2,0 x 10�11 M  ?OH�? 0,01 M x 0,05 pH = � log ?H3O+? = � log 2,0 x 10�11 M = 10,7

47. 47 Ejercicio C: Razone utilizando los equilibrios correspondientes, si los pH de las disoluciones que se relacionan seguidamente son �cidos, b�sicos o neutros. a) Acetato pot�sico 0,01 M; b) Nitrato s�dico 0,01 M; c) Sulfato am�nico0,01 M; d) Hidr�xido de bario 0,01 M. a) Acetato pot�sico: pH b�sico, ya queCH3�COO� + H2O ? CH3�COOH + OH� por ser el �c. acetico d�bil, mientras que el K+ no reacciona con agua por ser el KOH base fuerte. b) nitrato s�dico: pH neutro, ya que ni el ani�n NO3� ni el cati�n Na+ reaccionan con agua por proceder el primero del HNO3 y del NaOH el segundo, ambos electrolitos fuertes.

48. 48 Ejercicio C: Razone utilizando los equilibrios correspondientes, si los pH de las disoluciones que se relacionan seguidamente son �cidos, b�sicos o neutros. a) Acetato pot�sico 0,01 M; b) Nitrato s�dico 0,01 M; c) Sulfato am�nico0,01 M; d) Hidr�xido de bario 0,01 M. c) Sulfato am�nico: pH �cido, ya queNH4+ + H2O ? NH3 + H3O+ por ser el amoniaco d�bil, mientras que el SO42� no reacciona con agua por ser el H2SO4 �cido fuerte. d) hidr�xido de bario: pH b�sico pues se trata de una base fuerte (los hidr�xidos de los metales alcalinos y alcalino-t�rreos son bases bastantes fuertes)

49. 49 Disoluciones amortiguadoras (tamp�n) ? Son capaces de mantener el pH despu�s de a�adir peque�as cantidades tanto de �cido como de base. Est�n formadas por: Disoluciones de �cido d�bil + sal de dicho �cido d�bil con cati�n neutro: Ejemplo: �cido ac�tico + acetato de sodio. Disoluciones de base d�bil + sal de dicha base d�bil con ani�n neutro: Ejemplo: amoniaco y cloruro de amonio.

50. 50 Variaci�n del pH al a�adir peque�as cantidades de NaOH o HCl

51. 51 Ejemplo: Calcular el pH de una disoluci�n tamp�n formada por una concentraci�n 0,2 M de �cido ac�tico y 0,2 M de acetato de sodio. Ka (CH3�COOH) = 1,8 � 10�5 M. ? El acetato est� totalmente disociado: CH3�COONa ? CH3�COO� + Na+ El �cido ac�tico se encuentra en equilibrio con su base conjugada (acetato): H2O + CH3�COOH ? CH3�COO� + H3O+ cin (M) 0,2 0,2 0 ceq (M) 0,2 � x 0,2 + x x

52. 52 Ejemplo: Calcular el pH de una disoluci�n tamp�n formada por una concentraci�n0,2 M de �cido ac�tico y 0,2 M de acetato de sodio. Ka (CH3�COOH) = 1,8 � 10�5 M ? ?CH3�COO� ? � ?H3O+? (0,2+x) � x M2  1,8 � 10�5 M = ��������� = ������ ?CH3�COOH? (0,2 � x) M De donde se deduce que: x = ?H3O+? = 1,8 � 10�5 M pH = � log ?H3O+? = 4,74

53. 53 Ejercicio: �C�mo variar� el pH de la disoluci�n anterior al a�adir a un 1 litro de la misma : a) 0,01 moles de NaOH;b) 0,01 moles de HCl? ? a) Al a�adir NaOH (Na+ + OH�), se producir� la neutralizaci�n del �cido ac�tico:CH3COOH + NaOH ? CH3COO� + Na+ + H2O Suponiendo que la adici�n de la base apenas afecta al volumen:[CH3COOH] = (0,2 �0,01)/1 M = 0,19 M[CH3COO�] = (0,2 + 0,01)/1 M = 0,21 M H2O + CH3�COOH ? CH3�COO� + H3O+ cin (M) 0,19 0,21 0 ceq (M) 0,19 � x 0,21 + x x

54. 54 Ejercicio: �C�mo variar� el pH de la disoluci�n anterior al a�adir a un 1 litro de la misma : a) 0,01 moles de NaOH;b) 0,01 moles de HCl? ? (0,21 + x) � x M2  1,8 � 10�5 M = ������� (0,19 � x) M De donde se deduce que x = ?H3O+? = 1,63 � 10�5 M  pH = � log ?H3O+? = 4,79 b) Al a�adir HCl (H3O+ + Cl�), los H3O+ reaccionar�n con los CH3COO�: CH3COO�+ HCl ? CH3COOH + Cl� [CH3COOH] = (0,2 + 0,01) /1 M = 0,21 M[CH3COO�] = (0,2 �0,01) /1 M = 0,19 M Repitiendo el proceso obtenemos que pH = 4,70

55. 55 Indicadores de pH (�cido- base) ? Son sustancias que cambian de color al pasar de la forma �cida a la b�sica: HIn + H2O ? In� + H3O+ forma �cida forma b�sica El cambio de color se considera apreciable cuando [HIn] > 10�[In�] o [HIn]< 1/10�[In�] ?In�? � ?H3O+? ?HIn? Ka = ������ ? ? H3O+ ? = Ka � ��� ?HIn? ?In�? pH = pKa + log ?In�? / ?HIn? = pKa ? 1

56. 56 Algunos indicadores de pH

57. 57 Valoraciones �cido-base Valorar es medir la concentraci�n de un determinado �cido o base a partir del an�lisis volum�trico de la base o �cido utilizado en la reacci�n de neutralizaci�n.

58. 58 Gr�fica de valoraci�n de vinagre con NaOH

59. 59 Valoraciones �cido-base. La neutralizaci�n de un �cido/base con una base/�cido de concentraci�n conocida se consigue cuando n(OH�) = n(H3O+). La reacci�n de neutralizaci�n puede escribirse:  b HaA + a B(OH)b ? BaAb + a�b H2O En realidad, la sal BaAb (aBb+ + bAa�) se encuentra disociada, por lo que la �nica reacci�n es: H3O+ + OH� ? 2 H2O n(�cido) x a = n(base) x b

60. 60 Valoraciones �cido-base V�cido x [�cido] x a = Vbase x [base] x b Todav�a se usa mucho la concentraci�n expresada como Normalidad: Normalidad = Molaridad x n (H u OH) V�cido x N�cido = Vbase x Nbase En el caso de sales procedentes de �cido o base d�biles debe utilizarse un indicador que vire al pH de la sal resultante de la neutralizaci�n.

61. 61 Ejemplo: 100 ml de una disoluci�n de H2SO4 se neutralizan con 25 ml de una disoluci�n 2?M de Al(OH)3 �Cu�l ser� la [H2SO4]? 3 H2SO4 + 2 Al(OH)3 ? 3SO42� +2Al3+ + 6 H2O 25 ml x 2 M x 3 = 100 ml x M�cido x 2 De donde: 25 ml x 2 M x 3  M�cido = ������� = 0,75 M 100 ml x 2 [H2SO4] = 0,75 M V�cido x N�cido = Vbas x Nbase (Nbase= 3 x Mbase) 100 ml x N�cido = 25 ml x 6 N N�cido = 1,5 N ? M�cido= N�cido/2 = 0,75 M

62. 62 Ejemplo: 100 ml de una disoluci�n de H2SO4 se neutralizan con 25 ml de una disoluci�n 2?M de Al(OH)3 �Cu�l ser� la [H2SO4]? Podr�amos haber calculado n(H2SO4) a partir del c�lculo estequiom�trico, pues conocemos n(Al(OH)3 = V� M = 25 ml � 2?M = 50 mmoles 3 H2SO4 + 2 Al(OH)3 ? 3SO42� +2Al3+ + 6 H2O 3 mol H2SO4 2 mol Al(OH)3  ����� = ������  n(H2SO4) 50 mmoles n(H2SO4) = 75 mmol n (H2SO4) 75 mmol [H2SO4] = ����� = ���� = 0,75 M V(H2SO4) 100 ml

63. 63 Ejercicio D: Si 10,1 ml de vinagre han necesitado 50,5 ml de una base 0,2 N para su neutralizaci�n. a) Cu�l ser� la normalidad del �cido en el vinagre; b) Suponiendo que su acidez se debe al �cido ac�tico (�cido etanoico). �Cu�l es el porcentaje en peso del �cido ac�tico si la densidad del vinagre es de 1,06 g/ml? a) V�cido x N�cido = Vbase x Nbase 50,5 ml x 0,2 N N�cido = ������ = 1 N M�cido = 1 M 10,1 ml b) Supongamos que tenemos un litro de vinagre: m(�. ac�tico) = Molaridad x M x V = = 1 mol/L x 60 g/mol x 1 L = 60 g msoluto 60 g % = ���� x 100 = ��� x 100 = 5,66 % mdisoluci�n 1060 g