ÁCIDO -BASE           1.- Sistema ácido base conjugado

2.- Ionización del agua y pH3.- Disoluciones amortiguadoras4.- Hidrólisis de sales5.- Titulaciones

Según Brönsted y Lowry Según Brönsted y Lowry en disolución acuosaen disolución acuosa

- ÁcidosÁcidos:: son especies dadoras de son especies dadoras de protones, éstos pasan a moléculas de protones, éstos pasan a moléculas de agua, formándose Hagua, formándose H33OO++

- BasesBases:: son especies que reciben son especies que reciben protonesprotones

El protón no tiene existencia libre, y debe pasar a otra base. En consecuencia se establece un equilibrio en un doble sistema conjugado:

Sistema conjugado

Ácido 1 + base 2 ácido 2 + base 1

ácido base conjugada + protón

SSsistema conjugadosistema conjugadoH2SO4 + H2O HSO4

- + H3O-

ACIDO BASE CONJUGADA

BASE ÁCIDO CONJUGADO

HCO3- + H2O H2SO3 + 0H-

BASE ÁCIDO CONJUGADO

ACIDO BASE CONJUGADA

Sistema conjugadoNH3 + H2O NH4 + OH-

Àcido conjugado Base conjugada

• H3O+ • H2O

• H2O • OH- • H2SO4 • HSO4

-

• HSO4- • SO4

2-

• NH4+ • NH3

• NH3 • NH2-

• H3PO4 • H2PO4-

• H2PO4- • HPO4

2-

• HPO42- • PO4

3-

• CH3COOH • CH3COO-

• CH3NH3+ • CH3NH2

El agua como anfótero

• Fuertes

• Débiles

Fuerza de los electrolitos

. Ionización del agua y concepto de pH.

H2O + H2O H3O+ + OH-

Kw = [H3O+][OH-]

A 25 ºC se cumple que:

Kw = [H3O+] . [OH-] = 10-14

Sacando logaritmos y cambiando el signo -Log Kw = - Log [H3O+] - Log [OH-]

pKw = pH + pOH = 14

Esta expresión permite relacionar las concentraciones de iones hidronio e hidroxilo en una disolución

[ H3O+ ] pH carácter10 -1 1 ácido10 -2 2 ácido10 -3 3 ácido10 -4 4 ácido10 -5 5 ácido10 -6 6 ácido10 -7 7 neutro10 -8 8 básico10 -9 9 básico10 -10 10 básico10 -11 11 básico10 -12 12 básico10 -13 13 básico10 -14 14 básico

Efecto de ión comúnEfecto de ión comúnHFHF(aq)(aq) + H + H22OO(l)(l) H H33OO++

(aq)(aq) + + FF--(aq)(aq)

NaFNaF(s)(s) + H + H22OO(l)(l) NaNa++(aq)(aq) + + FF--

(aq)(aq)

FF--(aq)(aq) es el ión común es el ión común

Cambia el equilibrio, pH aumenta

Efecto del ión comúnEfecto del ión comúnPara basesPara bases

NHNH3(aq)3(aq) + H + H22OO(l)(l) NHNH44++

(aq)(aq) + OH + OH--(aq)(aq)

Se agrega NHSe agrega NH44ClCl(s)(s)::

NHNH44ClCl(s)(s) + H + H22O O NHNH44++

(aq)(aq) + Cl + Cl--(aq)(aq)

Cambia el equilibrio, pH disminuye

Efecto del ión comúnEfecto del ión comúnEjemplo:Ejemplo:2.0 M HF2.0 M HF(aq)(aq) tiene un pH = 1.4 tiene un pH = 1.4Se agrega NaFSe agrega NaF(s)(s) hasta [NaF hasta [NaF(aq)(aq)] = 2.0 M, ] = 2.0 M, calcular el pHcalcular el pH(K(Kaa (HF) = 7.2 x 10 (HF) = 7.2 x 10-4-4))

Efecto del ión comúnEfecto del ión comúnHFHF(aq)(aq) + H + H22OO(l)(l) H H33OO++

(aq)(aq) + F + F--(aq)(aq)

NaFNaF(s)(s) + H + H22OO(l)(l) Na Na++(aq)(aq) + F + F--

(aq)(aq)

Inicial EquilibrioInicial EquilibrioHFHF(aq) (aq) 2.02.0 2.0 - x2.0 - x

FF-- 2.02.0 2.0 + x 2.0 + x (de NaF + HF)(de NaF + HF)

HH33OO++ 0 0 x ( x (de la disociaciónde la disociación HFHF))

Efecto del ión comúnEfecto del ión común

Ka = 7.2 x 10-4 = [H3O+] [F-]

[HF]

x (2.0 + x)

2.0 - x=

X (2.0)

2.0(x se desprecia)

x

Efecto del ión comúnEfecto del ión común[H[H33OO++] = x = 7.2 x 10] = x = 7.2 x 10-4 -4 MM

pH = -logpH = -log1010 (7.2 x 10 (7.2 x 10-4-4))

= 3.14= 3.14

(era 1.4 antes de la adición de NaF)(era 1.4 antes de la adición de NaF)

DISOLUCIONES AMORTIGUADORAS

Debe estar presente un ácido o base débil y su sal

Estas disoluciones tienen la capacidad de resistir cambios de pH cuando se agrega un ácido o base

Por ejemplo : CH3COOH y CH3COO-

CH3COO- + H+ CH3COOH

CH3COOH + OH- CH3COO- + H2O

CH3COOH y CH3COO- y se agrega un ácido fuerte

CH3COO- + H+ CH3COOH

CH3COOH y CH3COO- y se agrega una base fuerte

CH3COOH + OH- CH3COO- + H2O

Ka = A- H3O+

AH

= A-

H3O+

AH Ka

= A-

-Log H3O+ AH

-Log Ka- Log

AH A- + H3O+

= A-

pH AH

pKa + Log

Ecuación de Henderson-Hasselbalch

HIDRÓLISIS

El comportamiento ácido o básico de las disoluciones acuosas de sales neutras se debe a que, al menos, uno de los iones de la sal reacciona con el agua y se produce la hidrólisis

Desde el punto de vista cualitativo, pueden presentarse 4 casos distintos:

1.- Sal de ácido fuerte y base fuerte

HCl + NaOH NaCl + H2O• Na+ + H2O ⇒ No reacciona

• Cl- + H2O ⇒ No reacciona

Ejemplo: NaCl, KI, NaNO3, etc.

2.- Sal de ácido fuerte y base débilHCl + NH3 NH4Cl

Ejemplos: NH4Cl, NH4NO3, etc.

Cl- no hidrolizaNH4

+ hidroliza

NH4Cl + H2O NH4+ + Cl-

NH4+ + H2O NH3+ H3O+

La sal producida genera una disolución ácida

Ka = NH3 H3O

NH4+

      CH3COOH + NaOH CH3COONa

Ejemplos: CH3COONa, KCN, Na2CO3, etc.

Na+ no hidroliza

CH3COO- hidroliza

3.- Sal de ácido débil y base fuerte

CH3COO Na + H2O Na+ + CH3COO-

CH3COO- + H2O CH3COOH + OH-

Kb = CH3COOH OH- CH3COO-

La sal producida genera una disolución básica

CH3COOH + NH3 CH3COO NH4

Ejemplos: NH4CH3COO, NH4CO3

4.- Sal de ácido débil y base débil

CH3COONH4 + H2O NH4+ +

CH3COO-NH4

+ hidrolizaCH3COO- hidroliza

El pH de la disolución va depender de la Ka y Kb

Titulación Punto de equivalenciaMoles de ácidos = moles de base

1.- Titulación de un acido fuerte con una base fuerte

2.- Titulación de un ácido débil con una base fuerte

3.- Titulación de una base débil con un ácido fuerte