1 / 68

Fuente: “CÁLCULOS RÁPIDOS EN EL EQUILIBRIO QUÍMICO” (M.A. Belarra Piedrafita; Prensas Universitarias de Zaragoza,2002 )

MÉTODOS DE CÁLCULO RÁPIDO EN EL EQUILIBRIO QU Í MICO : DIAGRAMAS DE REACCIONABILIDAD EN LAS REACCIONES DE TRANSFERENCIA DE PROTONES. Fuente: “CÁLCULOS RÁPIDOS EN EL EQUILIBRIO QUÍMICO” (M.A. Belarra Piedrafita; Prensas Universitarias de Zaragoza,2002 ). *INTRODUCCIÓN. FUNDAMENTO .

terrica
Télécharger la présentation

Fuente: “CÁLCULOS RÁPIDOS EN EL EQUILIBRIO QUÍMICO” (M.A. Belarra Piedrafita; Prensas Universitarias de Zaragoza,2002 )

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. MÉTODOS DE CÁLCULO RÁPIDO EN EL EQUILIBRIO QUÍMICO:DIAGRAMAS DE REACCIONABILIDAD EN LAS REACCIONES DE TRANSFERENCIA DE PROTONES Fuente: “CÁLCULOS RÁPIDOS EN EL EQUILIBRIO QUÍMICO”(M.A. Belarra Piedrafita; Prensas Universitarias de Zaragoza,2002)

  2. *INTRODUCCIÓN

  3. FUNDAMENTO

  4. FUNDAMENTO

  5. FUNDAMENTO Fuerza creciente de ácidos Acidos neutros H3O+ H2O Ácidos fuertes Ácidos débiles pKa Bases neutras H2O Bases débiles OH- Bases fuertes Fuerza creciente de bases

  6. FUNDAMENTO

  7. HI H3O+ HF CH3-COOH NH4+ HCN -1,7 3,15 4,74 9,25 9,39 15,74 I- H2O F- CH3-COO- NH3 CN- OH- Bases fuertes: OH-,CN- Bases débiles: NH3,CH3-COO- Bases muy débiles: F- Bases neutras: H2O,I- Ácidos fuertes: HI, H3O+ Ácidos débiles: HF, CH3-COOH, NH4+ Ácidos muy débiles: HCN Ácidos neutros: H2O Ejercicio de aplicación-1 Ordenar en el mismo diagrama los siguientes pares conjugados ácido-base además de los correspondientes al agua: NH4+ /NH3 CH3-COOH/ CH3-COO- HCN/CN- HI/I- HF/F- H2O pKa Clasificarlos cómo ácidos o bases fuertes, débiles o neutros

  8. Criterio de reaccionabilidad (I)

  9. Criterio de reaccionabilidad (II)

  10. Criterio de reaccionabilidad (III) H3O+ HAc H2O NH4+ H2O Ac- NH3 OH

  11. Un donor (ácido) que se encuentre en concentración significativa, reacciona de forma mayoritaria ( reacción completa ) con los aceptores (bases) que, igualmente en concentración significativa, estén situados a su derecha, dando lugar a las correspondientes especies conjugadas. Criterio de reaccionabilidad (IV) H3O+ HAc H2O NH4+ Reacción completa H2O Ac- NH3 OH

  12. H3O+ HAc H2O NH4+ H2O Ac- NH3 OH Criterio de reaccionabilidad (V) Reacción completa

  13. NH4+ H3O+ HAc H2O H2O Ac- NH3 OH Criterio de reaccionabilidad (VI)

  14. Criterio de reaccionabilidad (VII) NH4+ H3O+ HAc H2O H2O Ac- NH3 OH

  15. + H3O+ HIO3 HNO2 H2O pKa -1,7 0,72 3,34 15,74 H2O IO3- NO2- OH- HIO3+NO2- IO3- +HNO2 Ejercicio de aplicación-2 Una disolución contiene : NO2- 0,1 mol/l y HIO3 0,1 mol/l Haz un diagrama que la represente Si hay reacción escríbela

  16. + H3O+ HIO3 HNO2 H2O -1,7 0,72 3,34 15,74 pKa H2O IO3- NO2- OH- Ejercicio de aplicación-2 En la disolución anterior representa el diagrama después de la reacción Como los reactivos estaban en relación estequiométrica y la reacción es completa, desaparecen prácticamente y aparecen los productos en concentración significativa.

  17. + H3O+ HClO H2O -1,7 15,74 7,52 H2O ClO- OH- pKa Ejercicio de aplicación-3 Una disolución contiene : ClO- 0,1 mol/l , HClO0,1 mol/l y OH- 0,2 mol/ Haz un diagrama que la represente antes de la reacción Haz un diagrama que la represente después de la reacción Antes de la reacción

  18. + H3O+ HClO H2O -1,7 15,74 7,52 pKa H2O HClO+OH- ClO- +H2O ClO- OH- Ejercicio de aplicación-3 Después de la reacción Como los reactivos no estaban en relación estequiométrica y la reacción es completa, desaparece HClO (limitante), OH- sobrará y aparecerá más ClO-.

  19. Criterio de reaccionabilidad (VIII) HCl H2O H3O+ HAc NH4+ Reacción completa Cl- H2O NH3 Ac- OH HCl H2O H3O+ HAc NH4+ Cl- H2O NH3 Ac- OH

  20. Criterio de reaccionabilidad (IX) • Si mezclamos, o se encuentran en presencia ácidos y bases, cuya posiciónrelativa en el diagrama, sea diagonal, pero, el donor (ácido) está a la derecha del aceptor (base), se está produciendo un equilibrio, y la reacción la K seránlas correspondientes a dicho equilibrio (siempre de K pequeña) H2O H3O+ NH4+ NH3 H2O OH

  21. *APLICACIONES DE ESTA METODOLOGIA1. DISOLUCION DE ACIDO FUERTE (I) HA H2O H3O+ Reacción completa pKa A- H2O OH-

  22. * APLICACIONES DE ESTA METODOLOGIA1. DISOLUCION DE ACIDO FUERTE(II) HA H2O H3O+ pKa Después de la reacción A- H2O OH-

  23. HCl H2O H3O+ Reacción completa pKa Cl- H2O OH- Ejercicio de aplicación-4 Calcular el pH y el grado de disociación de una disolución 0,5 M de HCl 1º)Haz un diagrama de reaccionabilidad 2º)Escribe la reacción

  24. HCl H2O H3O+ pKa Cl- H2O OH- Ejercicio de aplicación-4(cont) 3º)Haz un diagrama que represente la situación después de la reacción 4º)Haz los cálculos para hallar el pH y el grado de disociación

  25. * APLICACIONES DE ESTA METODOLOGIA2. DISOLUCION DE BASE FUERTE(I) H2O HB H3O+ Reacción completa pKa B- H2O OH-

  26. * APLICACIONES DE ESTA METODOLOGIA2. DISOLUCION DE BASE FUERTE(II) H3O+ H2O HB pKa OH- B- H2O

  27. H3O+ H2O Na+ pKa Reacción completa OH- NaOH H2O Ejercicio de aplicación-5 Calcular el pH y el grado de disociación de una disolución 0,5 M de NaOH 1º)Haz un diagrama de reaccionabilidad 2º)Escribe la reacción

  28. H3O+ H2O Na + pKa OH- H2O Ejercicio de aplicación-5(cont) 3º)Haz un diagrama que represente la situación después de la reacción 4º)Haz los cálculos para hallar el pH y el grado de disociación

  29. *APLICACIONES DE ESTA METODOLOGIA3. DISOLUCION DE ÁCIDO DÉBIL (I) HA H2O H3O+ Reacción de K baja pKa H2O A- OH-

  30. CH3-COOH H2O H3O+ pKa 4,75 CH3-COO--- H2O OH- Ejercicio de aplicación-6 Calcular el pH y el grado de disociación de una disolución 0,5 M de ácido acético. (Ka=1,8.10-5) 1º)Haz un diagrama de reaccionabilidad Reacción de K baja 2º)Escribe la reacción CH3-COOH (ac)+H2O(l)<====>CH3-COO-(ac)+H30+(ac))

  31. CH3-COOH H2O H3O+ pKa 4,75 CH3-COO- H2O OH- CH3-COOH(ac)+H2O(l)<====>CH3-COO-(ac)+H30+(ac) C0 0,5 0 0 Ceq 0,5-x x x x= 0,003; pH=2,52 (no muy ácido); Ejercicio de aplicación-6 (cont.) 3º)Haz un diagrama que represente la situación después de la reacción 4º)Haz los cálculos para hallar el pH y el grado de disociación

  32. + H HB H O O 3 2 ___ _ __ _ __ _ __ _ ___ _ __ _ __ _ __ __ ___ _ __ pKa > - - H O B OH 2 *APLICACIONES DE ESTA METODOLOGIA4. DISOLUCION DE BASE DÉBIL (I) Si la disolución contiene la base débil B- en concentración Co, el sistema será estable Reacción de K baja

  33. H2O H3O+ NH+4 pKa 9,26 NH3-- H2O OH- Ejercicio de aplicación-7 Calcular el pH y el grado de disociación de una disolución 0,5 M de amoniaco. (Ka=5,5.10-10) 1º)Haz un diagrama de reaccionabilidad Reacción de K baja 2º)Escribe la reacción NH3(ac)+H2O(l)<====>NH4+(ac)+OH-(ac))

  34. H2O H3O+ NH+4 pKa 9,26 NH3-- H2O OH- Ejercicio de aplicación-7(cont) 3º)Haz un diagrama que represente la situación después de la reacción 4º)Haz los cálculos para hallar el pH y el grado de disociación NH3(ac)+H2O(l)<=============>NH4+(ac)+OH-(ac)) C0 0,5 0 0 Ceq 0,5-x x x x=0,003; pOH=2,52 pH=11,48

  35. *APLICACIONES DE ESTA METODOLOGIA5. DISOLUCIONES AMORTIGUADORAS-CONCEPTO HA H2O H3O+ pKa H2O A- OH-

  36. *APLICACIONES DE ESTA METODOLOGIA5. DISOLUCIONES AMORTIGUADORAS-PH HA H2O H3O+ pKa H2O A- OH-

  37. H2O H3O+ NH+4 pKa 9,26 H2O NH3-- OH- Ejercicio de aplicación-8 Calcular el pH de una disolución 0,2 M de amoniaco y 0,2 M de NH4Cl (Ka=5,5.10-10) 1º)Haz un diagrama de reaccionabilidad Reacción de K baja Reacción de K baja Cl- NH3(ac)+H2O(l)<====>NH4+(ac)+OH-(ac)) 2º)Escribe una de las reacciones posibles Kb=1,8.10-5 NH4+(ac)+H2O(l)<====> NH3 ac)+H30+(ac)) Ka=5,5.10-10

  38. Ejercicio de aplicación-8 (cont) Para concentraciones iguales de ácido y base conjugados pH=pKa 3º)Haz los cálculos para hallar el pH NH3(ac)+H2O(l)<=============>NH4+(ac)+OH-(ac)) C0 0,2 0,2 0 Ceq 0,2-x 0,2+x x Kb x= 1,8.10-5;pOH=4,75;pH=9,26 NH4+(ac)+H2O(l)<=============> NH3 (ac)+H3O+(ac) C0 0,2 0,2 0 Ceq 0,2-x 0,2+x x x= 5,5.10-10; pH=9,26 Ka

  39. APLICACIONES DE ESTA METODOLOGIA5. DISOLUCIONES AMORTIGUADORAS(variación del pH al añadir un ácido) HX H3O+ H2O HA Reacción completa pKa X- H2O A- OH-

  40. APLICACIONES DE ESTA METODOLOGIA5. DISOLUCIONES AMORTIGUADORAS (variación del pH al añadir un ácido) El diagrama después de la reacción muestra que la amortiguadora lo sigue siendo: HX H3O+ H2O HA pKa X- H2O A- OH-

  41. APLICACIONES DE ESTA METODOLOGIA5. DISOLUCIONES AMORTIGUADORAS (variación del pH al añadir una base) H3O+ HA H2O B+ Reacción completa pKa H2O A- OH-

  42. APLICACIONES DE ESTA METODOLOGIA5. DISOLUCIONES AMORTIGUADORAS(variación del pH al añadir una base) El diagrama después de la reacción muestra que la amortiguadora lo sigue siendo: H3O+ H2O B+ HA pKa H2O OH- A-

  43. HCl H3O+ H2O NH+4 pKa Cl- H2O NH3- OH- Ejercicio de aplicación-9 Calcular en cuánto varía el pH de una disolución 0,2 M de amoniaco y 0,2 M de NH4Cl al añadirle 0,002 moles/l de HCl. 1º)Ya sabemos por el ejercicio 8, que el pH de la amortiguadora, antes de añadirle nada es 9,26. Haz ahora el diagrama de reaccionabilidad. Reacción completa 2º)Escribe la reacción: HCl+NH3 =====>NH+4+Cl-

  44. Ejercicio de aplicación-9 2º) O mejor aún : es más real y nos facilita los cálculos al mostrar el H3O+ H3O+ +NH3 =====>NH+4+H2O HCl H3O+ H2O NH+4 Reacción completa pKa Cl- H2O NH3- OH-

  45. HCl H3O+ NH+4 H2O pKa Cl- H2O NH3 OH- Ejercicio de aplicación-9 (cont) 3º) Haz los cálculos H3O+ +NH3 ========>NH+4 +H2O C0 0,002 0,2 0,2 Cf 0,198 0,202 El pH apenas varía Muy pequeño Pero debe calcularse

  46. H3O+ NH+4 H2O Na+ pKa H2O NH3- OH- Ejercicio de aplicación-10 Calcular en cuánto varía el pH de una disolución 0,2 M de amoniaco y 0,2 M de NH4Cl al añadirle 0,003 moles/l de NaOH 1º)Ya sabemos por el ejercicio 8, que el pH de la amortiguadora, antes de añadirle nada es 9,26. Haz ahora el diagrama de reaccionabilidad. Reacción completa 2º)Escribe la reacción: NH+4 +OH- =====>NH3+H2O

  47. HCl H3O+ NH+4 H2O pKa Na+ Cl- H2O NH3- OH- Ejercicio de aplicación-10 (cont) 2º) Haz los cálculos NH+4 +OH- =========>NH3+H2O C0 0,2 0,003 0,2 Cf 0,203 Muy pequeño Pero debe calcularse El pH apenas varía

  48. HCl H3O+ H2O NH+4 pKa Cl- H2O NH3 OH- HCl H3O+ H2O NH+4 pKa H2O Cl- NH3 OH- APLICACIONES DE ESTA METODOLOGIA-PROPIEDADES ACIDAS Y BASICAS DE LAS SALES-6. DISOLUCIÓN DE UNA SAL DE ACIDO FUERTE Y BASE DÉBIL (NH4Cl) Sal soluble : NH4Cl (s)------>NH4+ + Cl- • El sistema está en equilibrio según • NH4++ H2O<===>H3O++NH3 • Se justifica que el pH sea ácido • La K para los cálculos es Ka Por tradición se dice que el NH4+ “sufre la hidrólisis”

  49. HCl H3O+ H2O NH+4 pKa H2O Cl- NH3 OH- Ejercicio de aplicación-11 Predice y calcula el pH de una disolución 0,5 M de NH4Cl.Ka=5,5.10-10 1º) Haz el diagrama de reaccionabilidad y escribe la reacción NH4++ H2O<===>H3O++NH3

  50. HCl H3O+ H2O NH+4 pKa H2O Cl- NH3 OH- Ejercicio de aplicación-11(cont) 2º) Haz los cálculos NH4++ H2O<=======>H3O++NH3 C0 0,5 0 0 Ceq 0,5-x x x

More Related