Soluciones reguladoras IIClase 19

27 de Abril de 2005

Dra. Marisa Repetto

Cátedra de Química General e Inorgánica

Ecuación de Henderson-Hasselbach

Utilizando el concepto de ácido y base conjugada de Bronsted

Acido: sustancia que puede donar un protón

Base conjugada: sustancia que puede aceptar un protón

HA (ac) A- (ac) + H+ (ac)Ácidode Bronsted

Base conjugada de Bronsted

protón

Par conjugado

CH3-COOH (ac) CH3-COO- (ac) + H+ (ac)Ácidode Bronsted

Base conjugada de Bronsted

protón

NH4 + (ac) NH3 (ac) + H+ (ac)

Ácidode Bronsted

Base conjugada de Bronsted

protón

H2O + H2O H3O + + OH -

Ácidode Bronsted

Ácidoconjugadode Bronsted

Base conjugada

Base conjugada

de Bronsted

HA (ac) A- (ac) + H+ (ac)Ácidode Bronsted

Base conjugada de Bronsted

protón

Ka =

[H+] [A-]

[HA]

[H+] =Ka [HA]

[A-]

Aplicando logaritmos, separando Ka y multiplicando por –1

[A-]- log [H+] = - log Ka – log [HA]

pH = pKa + log [A-][HA]

pH = pK + log [base conjugada]

[Acido de Bronsted]

[Ac-]pH = pK + log

[AH]

Para el HAc/NaAc

Para el NH4+/NH3 [NH3]pH = pK + log

[NH4+]

Para el H2PO4-/ HPO4

2- [HPO42-]

pH = pK + log

[H2PO4-]

Curvas de titulación

Titulación: determinación de la concentración de una solución utilizando otra solución de concentración conocida.

Solución estándar

Que sufra una reacción estequiométrica con la solución que se quiere titular

Curvas de titulación

Punto de equivalenciaPunto de equivalencia: reaccionan cantidades estequiométricamente equivalentes de ácido y de base

IndicadoresIndicadores

Punto final : Punto final : cambio de color del indicadorcambio de color del indicador

Titulación

Curvas de titulación

1) Ácido fuerte con una base fuerte1) Ácido fuerte con una base fuerte

2) Ácido débil con una base fuerte2) Ácido débil con una base fuerte

3) Base débil con una ácido fuerte3) Base débil con una ácido fuerte

4) Ácido poliprótico con una base fuerte4) Ácido poliprótico con una base fuerte

Curvas de titulación de ácido fuerte Curvas de titulación de ácido fuerte con una base fuertecon una base fuerte

Curvas de titulación de Ácido fuerte Curvas de titulación de Ácido fuerte con una base fuertecon una base fuerte

Curvas de titulación de Ácido fuerte Curvas de titulación de Ácido fuerte con una base fuertecon una base fuerte

Punto de equivalencia

Volumen de NaOH (mL)

pH

Volumen de NaOH agregado (mL)

pH inicial: dado por la concentración inicial del ácido.

pH antes de la neutralización: depende de la concentración de ácido que no fue neutralizado por la base.

pH en el punto de equivalencia: depende de solución salina resultante 7.00

pH después del punto de equivalencia: depende de la concentración de la base en exceso en la solución.

pH = - log[HCl]

Cálculo del pH inicial:Cálculo del pH inicial:

pH = - log[0,1]

pH = 1,00

Cálculo del pH antes del punto de equivalencia:Cálculo del pH antes del punto de equivalencia:

n de moles iniciales ácido:

n de moles base agregados:1 L 0,1 moles OH-

0,01 L x = 1 . 10 –3 moles OH-

1 L 0,1 moles H+

0,05 L x = 5 . 10 –3 moles H+

(5 . 10 –3 moles H+ - 1 . 10 –3 moles OH- = 4 . 10–3 moles H+

Volumen final= 60 mL

[H +] = 4 . 10–3 moles H+ / 0,060 L = 0,067 M

pH = 1,17

Punto de equivalenciaPunto de equivalencia

Número de moles de ácido = número de moles de base

Indicador seleccionado

•Fenolftaleína: pH 8,30 a 10,00

•Rojo de metilo: pH 4,20 a 6,30

Ácido: rojoBásico: amarillo

Ácido: incoloroBásico: rosa fucsia

Curvas de titulación Curvas de titulación Viraje de indicadoresViraje de indicadores

Fenolftaleina

Rojo de metilo

Volumen de NaOH agregado (mL)

Curvas de titulación de ácido débil con una Curvas de titulación de ácido débil con una base fuertebase fuerte

Curvas de titulación de ácido fuerte Curvas de titulación de ácido fuerte con una base fuertecon una base fuerte

Punto de equivalenciaPunto final

Indicadores

Hin (ac) + H2O (l) H3O + (ac) + In – (ac)

Kin = [H3O+ ] [In – ] [HIn]

En el punto final: pH = pKa

Curvas de titulación de ácido débil con una Curvas de titulación de ácido débil con una base fuertebase fuerte

Curvas de titulación de ácido débil con una Curvas de titulación de ácido débil con una base fuertebase fuerte

Volumen de NaOH (mL)

pH

Punto de equivalencia

Volumen de NaOH agregado (mL)

Curvas de titulación de ácido débil Curvas de titulación de ácido débil con una base fuertecon una base fuerte

HC2H3O2 (ac) + OH- (ac) C2H3O2 – (ac) + H2O (l)

dado por la disociación del ácido débilpH inicial:pH inicial:

0,20 moles 0,10 moles 0,10 moles

quedan 0,10 moles de ácido sin reaccionarquedan 0,10 moles de ácido sin reaccionar

HC2H3O2 + OH- C2H3O2 – (ac) + H2O (l)

antes de laneutralización

cambio

después de laneutralización

0,2 mol

0,1 mol

- 0,1 mol

0,1 mol

- 0,1 mol

0 mol

0 mol

+ 0,1 mol

0,1 mol

pH antes de la neutralización: depende de la constante de disociación del ácido débil.

pH = pKa

Buffer con capacidad reguladora máxima

Curvas de titulación de ácido débil con unaCurvas de titulación de ácido débil con una

base fuertebase fuerte

1) La solución de ácido débil tiene un pH inicial más alto que una solución de ácido fuerte de lamisma concentración.

2) El pH aumenta rápidamente en la parte inicial de la curva, pero con más lentitud cerca del puntode equivalencia.

3) Antes del punto de equivalencia, la neutralización produce una mezcla de ácido débil y su sal (buffer).

4) El pH en el punto de equivalencia no es 7,00. Depende de la solución salina resultante. Sólo contiene sal.

5) Después del punto de equivalencia el pH depende de la concentración de base en exceso.

Indicador adecuado: fenolftaleína

Cambio de color en el punto de equivalencia

Curvas de titulación de base dCurvas de titulación de base débil bil

con un ácido fuertecon un ácido fuerte

Curvas de titulación de base dCurvas de titulación de base débilbil

con un ácido fuertecon un ácido fuerte

Volumen de HCl agregado (mL)

Volumen de

HCl (mL) pH

Punto de equivalencia

Curvas de titulación de una base débil con Curvas de titulación de una base débil con

un ácido fuerteun ácido fuerte

Curvas de titulación de un ácido débil Curvas de titulación de un ácido débil poliprótico con una base fuertepoliprótico con una base fuerte

H2CO3 (ac) HCO3 – (ac) + H+ (ac)

HCO3 – (ac) CO3 2– (ac) + H+ (ac)

[H2CO3] >> [HCO3 – ] >> [CO3 2– ]

La neutralización se lleva a cabo en dos etapas

Hay dos puntos de equivalencia

H+ (ac) + OH – (ac) H2O (l)

Curvas de titulación de un ácido débil Curvas de titulación de un ácido débil

poliprótico con una base fuertepoliprótico con una base fuerte

Volumen (mL)

BIBLIOGRAFÍA

• Atkins P.W, Jones L. Química . 3ra edición. Ed Omega. 1999.

• Chang R. Química. 6ta edición. Ed Mc. Graw Hill. 1999.

• Whitten K.W.; Davis R.E.; Peck M.L. Química General . 5ta edición. Ed. Mc. Graw Hill. 1998.