Soluciones reguladorasQumica General e Inorgnica27 de abril de 2015

Prof. Dra. Marisa RepettoPrimer cuatrimestre 2015

Neutralizacin cido-base20 mL NaOH0,18 M17 mL HNO20,25 M Ka= 4,6 x 10-4 HNO2 + NaOH NaNO2 + H2O4,3 x 10-3 eq ac - 3,6 x 10-3 eq base = 0,7 x 10-3 eq acido remanente 3,6 x 10-3 eq NaNO2 volumen final: 37 mL[sal]= 0,097 M[cido] = 0,019 [sal] pH = pKa + log ______ = 4,00 [acido]

Curvas de titulacin de cido dbil con una base fuerte

Punto de equivalenciaVolumen de NaOH agregado (mL)

pH antes de la neutralizacin: Buffer

pH antes de la neutralizacin: depende de la constante de disociacin del cido dbil.pH = pKaBuffer con capacidad reguladora mxima

Curvas de titulacin de base dbilcon un cido fuerteVolumen de HCl agregado (mL)Volumen de HCl (mL) pHPunto de equivalencia

BufferCurvas de titulacin de base dbilcon un cido fuerte

Efecto del agregado de un cido o una base al agua

Agregado de un ion comn a la solucin acuosa de un cido dbil

Agregado de un ion comn a la solucin acuosa de una base dbil

Soluciones amortiguadoras reguladoras (buffer)Resiste los cambios de pH cuando se agregan pequeas cantidades tanto de cido como de base.Soluciones en las que estn presentes dos electrolitos o soluciones de electrolitos

cido dbil y su base conjugada Base dbil y su cido conjugado

Formado por:cido dbil (suministra protones a una base fuerte) y su base conjugada (aceptar protones de un cido fuerte)Base dbil (acepta protones de un cido fuerte) y su cido conjugado (cede protones a una base fuerte)

Efecto de ion comn

Tipos de Soluciones amortiguadoras1. Sistema cido - Sal: cido dbil y una sal de ese cido y una base fuerte. Ejemplo: HAc / NaAc; HCN / NaCN.

2. Sistema Base - Sal: base dbil y una sal de esa base con un cido fuerte. Ej.: NH3 / NH4Cl.3. Sistema Salino:* una sal monosustituida y otra disustituida de un cido poliprtico dbil (por ej. H3PO4) con una base fuerte. Ej.: NaH2PO4 / K2 HPO4 . * una sal disustituida y otra trisustituida del mismo cido. Ej.: K2HPO4 / Na3PO4 .4. Anfolitos: son sustancias que tienen en su molcula grupos cidos y bsicos.

Clculo de pH de una solucin amortuguadoraEcuacin de Henderson-HasselbachUtilizando el concepto de cido y base conjugada de BronstedPar conjugado

Sistema cido dbil- sal

NaAc Na+ + Ac-

H2O + HAc H3O+ + Ac-

[H3O+ ] . [Ac-] Ka = _______________ [ HAc ]Despejando la [H3O+] :

[H3O+ ] = Ka . [HAc] / [Ac-]

Aplicando logaritmos y multiplicando por (-1), resulta:

- log [H3O+ ] = - log Ka - log [HAc] + log [Ac-]

[Ac-] pH = pKa + log ________ [HAc]

[HA] > = a 0,1 M

se desprecia la ionizacin y la hidrlisis de la salEcuacin de Henderson- Hasselbalch

[base conjugada] pH = pK + log ________ [cido]

[base conjugada] pH = pKa + log [cido de Bronsted]

[A-] pH = pKa + log ______ [AH]

H2O + HAc H3O+ + Ac- 0,1 M [H3O+ ] . [Ac-] [H3O+ ] = Ka [ HAc ] Ka = _______________ [ HAc ] [H3O+ ] = 1,8 10 5 x 0,1 [H3O+ ] = 1,34 10 3 MNaAc Na+ + Ac -O,15 MpH= 4,92

Sistema Base dbil - Sal

Mezcla de amonaco / cloruro de amonio en agua; el equilibrio inico ser:

NH4Cl NH4+ + Cl-

NH3 + H2O NH4+ + OH-

NH3 + H2O NH4+ + OH-

[HO-] . [NH4+] Kb = _______________ [NH3 ]

Despejando [HO-], aplicando logaritmo y multiplicando por (-1), resulta [NH4+] pOH = pKb + log ________ [NH3 ]

[Sal] pOH = pKb + log ________ [Base ]

[base conjugada] pH = pK + log ________ [cido]

[NH3] pH = pK NH4 + + log [NH4 + ]

NH4 + + H2O NH3 + H3O +

1-Sistema cido dbil / sal :

NaAc Na+ + Ac- HAc H+ + Ac-

[Ac- ] pH = pKa + log ________ [HAc] Si aumenta [H+] aumentan los moles de cido disminuyen los moles de sal disminuye pHSi aumenta [OH-] disminuyen los moles cido aumentan los moles de sal aumenta el pH

2-Sistema base dbil / sal :

NH4Cl NH4+ + Cl- NH3 + H2O NH4+ + OH-

[NH4+] pOH = pKb + log ________ [NH3]

Si aumenta [H+] aumentan los moles de sal disminuyen los moles de base disminuye pH, aumenta el pOH

Si aumenta [OH-] disminuyen los moles sal aumentan los moles de base aumenta el pH, disminuye el pOH

3. Sistema Salino

Estn constituidos por dos sales de un cido poliprtico (por ejemplo H3PO4), con distinto grado de sustitucin. Se considera a la sal: ms sustituida como salmenos sustituida como cido

Ejemplo: Sea el sistema NaH2PO4 / K2 HPO4 .

NaH2PO4 ser el cido K2 HPO4 ser la sal

cuyos valores son : Ka1 1 .10-2, Ka2 1 .10-7, Ka3 1 .10-12

Cul es el valor de Ka que se deber seleccionar para calcular el pH del buffer?

Para responder esta pregunta debemos plantear las ecuaciones de ionizacin de las sales que forman el sistema buffer:

En el ejemplo mencionado:

NaH2PO4 Na+ + H2PO4-K2 HPO4 2K+ + HPO42- iones derivados del H3PO4

y ver cul de las reacciones de equilibrio del cido dbilpoliprtico, contiene las especies derivadas de l.

Capacidad reguladora mxima

Cuando la capacidad reguladora es mxima la relacin [sal] / [cido] o [sal] / [base] es igual a la unidad y en este caso: pH = pKa + log 1 = pKa

o

pOH = pKb + log 1 = pKb

Rango til de un buffer- Cuando la razn [sal] / [cido] o [sal] / [base] es igual a 10, el pH y o el pOH ser:

pH = pKa + log 10 = pKa + 1

pOH = pKb + log 10 = pKb + 1

- Cuando la razn [sal] / [cido] o [sal] / [base] es igual a 0,1el pH y o el pOH ser:

pH = pKa + log 0,1 = pKa - 1

pOH = pKb + log 0,1 = pKb - 1

Rango til de un bufferpH = pKa 1

pOH = pKb 1

Preparacin de bufferA partir de drogas slidas:

A partir de soluciones: +

Por neutralizacin cido dbil-base fuerte base dbil con cido fuerte

pH conocidoDrogas slidas Soluciones

BIBLIOGRAFAChang R. Qumica. 6ta edicin. Ed Mc. Graw Hill. 1999.Umland J.B.; Bellama J.M. Qumica General . 3ra edicin. Ed. International Thomson. 2000.Atkins P.W, Jones L. Qumica . 3ra edicin. Ed Omega. 1999.Maham B,; Myers R. Qumica Universitaria. 4ta edicin. Ed Addison Wesley. 1990.Whitten K.W.; Davis R.E.; Peck M.L. Qumica General . 5ta edicin. Ed. Mc. Graw Hill. 1998.mrepetto@ffyb.uba.ar