2-1 equilibrio quimico

5/10/2018 2-1 Equilibrio Quimico - slidepdf.com

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Equilibrio QuímicoEquilibrio QuímicoCap. 14Cap. 14

Secciones: 14.1,14.2,14.3,14.4 y 14.5Secciones: 14.1,14.2,14.3,14.4 y 14.5

Cap. 15Cap. 15Secciones: 15.1,15.2,15.3,15.4 y 15.9Secciones: 15.1,15.2,15.3,15.4 y 15.9



Equilibrio es un estado en el cual no se observancambios durante el transcurso del tiempo.

Equilibrio Químico es alcanzado cuando:

• Las velocidades de las reacciones directa e inversa seigualan

• las concentraciones de los reactivos y productos permanecenconstantes

Equilibrio Físico

H2O (l )

Equilibrio Químico

N2O4 (g )

H2O (g )

2NO2 (g )

Equ i l ib r i o e s un p r o c e s o d i n ám i c o



N2O4 (g ) 2NO2 (g )

Inicia con NO2 Inicia con N2O4 Inicia con NO2 & N2O4

equilibrio

equilibrio

equilibrio



constante



N2O4 (g ) 2NO2 (g )

= 4.63 x 10-3K =[NO2]2

[N2O4]



a A + bB c C + d D

K =[C]c[D]d

[A]a[B]bLey de Acción de Masas

K >> 1

K << 1

Desplaza a derecha Favorece a productos

Desplaza a izquierda Favorece a reactivos

Información que ofrece K

K = Constante de Equilibrio

Ley de Acción de Masas: Para una reacción reversible en

en equilibrio y a una temperatura constante, una relación

determinada de concentraciones de reactivos y productos

tiene un valor constante K



EquilibrioEquilibrio



Equilibrio Homogéneo aplica para las reacciones en lascuales todos las especies reactivas están en la misma fase.

N2O4 (g ) 2NO2 (g )

K c =[NO2]2

[N2O4] K p =NO2

P 2

N2O4P

En muchos casos

K c ≠ K p

a A (g) + bB (g) c C (g) + d D (g)

K p = K c (RT)∆n

∆n = moles de productos (g) – moles de reactivos (g)

∆n = (c + d) – (a + b)

[ A ] = Concentración Molar de A PV = nRT

P = (n/V) RT



Equilibrio Homogéneo

CH3COOH (ac ) + H2O (l ) CH3COO- (ac ) + H3O+ (ac )

K c =‘[CH3COO-][H3O+][CH3COOH][H2O]

[H2O] = constante

K c =[CH3COO-][H3O+]

[CH3COOH]= K c [H2O]‘

La practica general no se utilizan unidadespara la constante de equilibrio.



EjemploEjemplo

2NO2NO(g)(g)+ O+ O2(g)2(g) 2NO2NO2(g)2(g) HFHF(ac)(ac) + H+ H22OO(l)(l) HH33OO++ + F+ F -1-1

[ ][ ] [ ]

2

2

.

2

2

O NO

NO Kc =

2

2

2

2

O NO

NO

P P

P Kp =

[ ] [ ][ ] HF F O H

Kc1

3

−+

=

[ ] [ ][ ] [ ]O H HF

F O H c K

2

1

3'

−+

=



EjemploEjemplo

El Cloruro de carbonilo (COClEl Cloruro de carbonilo (COCl

22), tambien llamado fosgeno (se utilizó en), tambien llamado fosgeno (se utilizó en

la primera guerra mundial como gas venenoso) para la reacción de lala primera guerra mundial como gas venenoso) para la reacción de laobtención de fosgeno llegó al equilibrio cuando la concentración deobtención de fosgeno llegó al equilibrio cuando la concentración decada integrante son:[CO] = 1.2 x 10cada integrante son:[CO] = 1.2 x 10-2-2 M [ClM [Cl22] = 0.054 M y [COCl] = 0.054 M y [COCl22] =] =0.14 M. Calcule la Constante de equilibrio.0.14 M. Calcule la Constante de equilibrio.

COCO(g)(g) + Cl+ Cl2 (g)2 (g) COClCOCl2 (g)2 (g)

[ ][ ] [ ]

2.

2

Cl CO

COCl Kc =

[ ][ ] [ ]054.0102.1

14.0

.

2−=

x Kc

93.129= Kc



EjemploEjemplo

La constante de equilibrio Kp obtenida para la descomposición delLa constante de equilibrio Kp obtenida para la descomposición delpentacloruro de fósforo es de 1.05 a 250 ºC.pentacloruro de fósforo es de 1.05 a 250 ºC.

PClPCl5 (g)5 (g) PClPCl3 (g)3 (g) + Cl+ Cl2 (g)2 (g)

Si en el equilibrio las presiones parciales de en el equilibrio para PClSi en el equilibrio las presiones parciales de en el equilibrio para PCl55 yy

PClPCl33 son 0.875 atm y 0.463 atm respectivamente. ¿Cuál es la presiónson 0.875 atm y 0.463 atm respectivamente. ¿Cuál es la presiónparcial en el equilibrio para el Clparcial en el equilibrio para el Cl22 a esa temperatura?a esa temperatura?

5

23

PCl

Cl PCl

P

P P Kp =

)875.0(

))(463.0(05.1 2Cl

P =

atm P Cl

98.1)463.0(

)875.0)(05.1(2

==



EjemploEjemplo

Para la reacción: NPara la reacción: N2 (g)2 (g)

+ 3H+ 3H2 (g)2 (g)

2NH2NH3 (g)3 (g)

Kp es 4.3 x 10Kp es 4.3 x 10-4-4 a 375 ºC . Calcule Kca 375 ºC . Calcule Kc

n RT Kc Kp ∆

= )(

n RT

Kp Kc

∆

=)(

)42(

4

)375273(0821.0(

103.4−

−

+×=

x Kc

∆n = (c + d) – (a + b)

∆n = (2) – (1 + 3)



Equilibrio Heterogéneo aplica para las reacciones en lascuales los reactivos y productos se encuentran en diferentesfases.

CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g )

K c =‘[CaO][CO2]

[CaCO3][CaCO3] = constant[CaO] = constant

K c = [CO2] = K c x‘[CaCO3][CaO]

K p = P CO2

La concentración de un sólido y un líquido puro no seincluyen en la expresión de la constante de equilibrio.



P CO 2= K p

CaCO3 (s) CaO (s) + CO2 (g )

P CO 2 no depende de la cantidad de CaCO3 ó CaO



Considere el siguiente equilibrio a 295 K:

La presión parcial de cada gas es 0.265 atm.Calcule K p y K c para la reacción

NH4HS (s) NH3 (g ) + H2S (g )

K p = P NH3 H2SP = 0.265 x 0.265 = 0.0702

K p = K c (RT)∆n

K c = K p(RT)-∆n

∆n = 2 – 0 = 2 T = 295 K

K c = 0.0702 x (0.0821 x 295)-2

= 1.20 x 10-4

][

]][[

4

23

HS NH

S H NH Kc =



A + B C + DC + D E + F

A + B E + F

K c =‘

[C][D]

[A][B] K c =‘‘

[E][F]

[C][D]

[E][F][A][B]

K c =

K c ‘K c ‘‘K c

K c = K c ‘‘K c ‘ x

Si una se puede expresar como la suma dedos o mas reacciones, la constante deequilibrio para la reacción global estará dadapor el producto de las constantes deequilibrio individuales.

Equilibrios Múltiples aplica para las reacciones en las cualeslos productos son reactivos en una siguiente reacción.



N2O4 (g ) 2NO2 (g )

= 4.63 x 10-3K =[NO2]2

[N2O4]

2NO2 (g ) N2O4 (g )

K =[N2O4]

[NO2]2‘ =

1K

= 216

Cuando una ecuación se escribe en la

dirección opuesta, la constante de equilibrioes el reciproco de la constante original.



14.3 Relación entre Cinética Química y Equilibrio Químico

A + 2B AB2

k f

k r

Vf = k f [A][B]2

Vr = k r [AB2]

EquilibrioVf = Vr

k f [A][B]2 = k r [AB2]

k f k r

[AB2]

[A][B]2= K c =



14.4 Información proporcionada por 14.4 Información proporcionada por la Constante de equilibriola Constante de equilibrio

Informa el lado favorecido en un equilibrioInforma el lado favorecido en un equilibrio Predice la dirección en la que procederáPredice la dirección en la que procederá

una reacción.una reacción. Permite calcular la concentración dePermite calcular la concentración de

reactivos y productos una vez que sereactivos y productos una vez que sealcanza el equilibrio.alcanza el equilibrio.



Predicción de la dirección de la reacción. El Cociente de Reacción (Q c ) es calculado, substituyendo la concentracióninicial de los reactivos y productos en la expresión de la

constante de equilibrio (K c ).Si

• Qc > K c el sistema procede de derecha a izquierda para llegar al equilibrio.

• Qc = K c el sistema esta en el equilibrio

• Qc < K c el sistema procede de izquierda a derecha para llegar al equilibrio.

14.4



Predicción de la dirección de la reacción. El Cociente de Reacción (Q c ) es calculado, substituyendo la concentracióninicial de los reactivos y productos en la expresión de la

constante de equilibrio (K c ).

aA + bB cC + dD

ba

d C

B A

DC Qc

00

00

][][

][][=

[A]0 = Concentración inicial



EjemploEjemploLa Constante de equilibrio Kc, para la formación de cloruro de nitrosilo,La Constante de equilibrio Kc, para la formación de cloruro de nitrosilo,un compuesto color amarillo naranja a partir de óxido nítrico y cloroun compuesto color amarillo naranja a partir de óxido nítrico y cloromolecular:molecular:

2NO2NO(g)(g) + Cl+ Cl2 (g)2 (g) 2NOCl2NOCl(g)(g)

Kc = 6.5 x 10Kc = 6.5 x 10-4-4 a 35 ºC. En un experimento se mezclan 0.02 moles dea 35 ºC. En un experimento se mezclan 0.02 moles de

NO, 0.0083 moles de ClNO, 0.0083 moles de Cl22 y 6.8 moles de NOCl en un matraz de 2 .0 L.y 6.8 moles de NOCl en un matraz de 2 .0 L.



EjemploEjemploLa Constante de equilibrio Kc, para la formación de cloruro de nitrosilo,La Constante de equilibrio Kc, para la formación de cloruro de nitrosilo,un compuesto color amarillo naranja a partir de óxido nítrico y cloroun compuesto color amarillo naranja a partir de óxido nítrico y cloromolecular:molecular:

2NO2NO(g)(g) + Cl+ Cl2 (g)2 (g) 2NOCl2NOCl(g)(g)

Kc = 6.5 x 10Kc = 6.5 x 10-4-4 a 35 ºC. En un experimento se mezclan 0.02 moles dea 35 ºC. En un experimento se mezclan 0.02 moles de

NO, 0.0083 moles de ClNO, 0.0083 moles de Cl22 y 6.8 moles de NOCl en un matraz de 2 .0 L.y 6.8 moles de NOCl en un matraz de 2 .0 L.

1

0

2

0

2

0

][][

][

Cl NO

NOCl Qc = M

L

NOmol NO 01.0

2

02.0][ ==

00415.02

0083.0][ 2

2==

L

Cl mol Cl

4.32

8.6][ ==

L

NOCl mol NOCl

62

2

108.27)00415.0()01.0(

)4.3( xQc ==

KcQc

x x

>

>−46 105.6108.27 Desplaza a

Reactivos



Cálculos para obtener la Constante de equilibrioCálculos para obtener la Constante de equilibrio

Los datos experimentales:

¿Son valores en el equilibrio?

Calcular la concentraciónMolar o la Presión Parcial decada compuesto

Concentración de al menosun integrante en el equilibrioy los iniciales

Si

No L

moles M =

Relacionar las concentracionesiniciales con las del equilibrio

K C =[C]c[D]d

[A]a[B]b

Sustituir en la expresión deconstantes de equilibrio

aA + bB ↔ cC + dDK p=

PCc PD

d

P A

a PB

b




Los datos experimentales:

¿Son valores en el equilibrio?

Calcular la concentraciónMolar o la Presión Parcial decada compuesto

Concentración de al menosun integrante en el equilibrioy los iniciales

Si

No L

moles M =

Relacionar las concentracionesiniciales con las del equilibrio

K C =[C]c[D]d

[A]a[B]b

Sustituir en la expresión deconstantes de equilibrio

aA + bB ↔ cC + dDK p=

PCc PD

d

P A

a PB

b




Ejemplo:

Una Mezcla que contenía 3.9 moles de NO y 0.88 moles deCO2 se hizo reaccionar en un matraz de un litro a unadeterminada temperatura de acuerdo a la reacción:

NONO(g)(g) + CO+ CO2 (g)2 (g) ↔↔ NONO2 (g)2 (g) + CO+ CO(g)(g)

Se encontró que en el equilibrio estaban presentes 0.11moles de CO2. Encuentre la constante de equilibrio Kc de

la reacción:



Cálculos para obtener la Constante de equilibrioCálculos para obtener la Constante de equilibrioPor estequiometría

NONO(g)(g) + CO+ CO2(g)2(g) ↔↔ NONO2(g)2(g) + CO+ CO(g)(g)

InicioIniciomolesmoles

3.93.9 0.880.88

CambioCambiomolesmoles

EquilibrioEquilibriomolesmoles 0.110.11

Conc. MConc. M

V = 1 L V = 1 L






3.93.9 0.880.88


- 0.77- 0.77

EquilibrioEquilibriomolesmoles 0.110.11

Conc. MConc. M

V = 1 L V = 1 L






3.93.9 0.880.88


- 0.77- 0.77 - 0.77- 0.77 + 0.77+ 0.77 + 0.77+ 0.77

EquilibrioEquilibriomolesmoles 0.11

0.11

Conc. MConc. M

V = 1 L V = 1 L






3.93.9 0.880.88


- 0.77- 0.77 - 0.77- 0.77 + 0.77+ 0.77 + 0.77+ 0.77


3.130.110.11

0.770.77

0.770.77

Conc. MConc. M

V = 1 L V = 1 L






3.93.9 0.880.88


- 0.77- 0.77 - 0.77- 0.77 + 0.77+ 0.77 + 0.77+ 0.77


3.130.110.11

0.770.77

0.770.77

Conc. MConc. M

V = 1 L V = 1 L

3.13 mol3.13 mol1 L1 L

3.13 M3.13 M

0.11 mol0.11 mol1 L1 L

0.11 M0.11 M

0.77 mol0.77 mol1 L1 L

0.77 M0.77 M

0.77 mol0.77 mol1 L1 L

0.77 M0.77 M



[ ] [ ]

[ ] [ ]2.

.2

CO NO

CO NO Kc =


[ ] [ ][ ] [ ]722.1

11.013.377.077.0 == Kc

NONO(g)(g) + CO+ CO

2 (g)2 (g) ↔↔ NONO

2 (g)2 (g) + CO+ CO

(g)(g)



Cálculo de concentraciones en el equilibrioCálculo de concentraciones en el equilibrio

Tenemos la Constante deTenemos la Constante deequilibrio de la reacciónequilibrio de la reacción

Tenemos lasTenemos lasconcentraciones inicialesconcentraciones iniciales

Utiliza la variable “x” paraUtiliza la variable “x” pararepresentar los cambiosrepresentar los cambiosde concentraciónde concentración

Despeje para obtener elDespeje para obtener elvalor de “x” valor de “x”

Calcule lasCalcule lasconcentraciones de todasconcentraciones de todaslas especieslas especies




Una mezcla de 0.500 moles de H2 y 0.500 moles de I2 se coloca en

un recipiente de acero inoxidable de 1.00 L a 430 °C. La constantede equilibrio Kc para la reacción es 54.3 a esta temperatura. Calculelas concentraciones de H2 , I2 y HI en el equilibrio.

H2 (g) + I2 (g) ↔ 2 HI(g)

HH22 II22

Cantidad inicialCantidad inicial

molesmoles

0.5000.500 0.5000.500

M = moles/V (L)M = moles/V (L) 0.500 mol/ 1 L0.500 mol/ 1 L 0.500 mol/ 1 L0.500 mol/ 1 L

Con. MCon. M 0.5000.500 0.5000.500



HH2 (g)2 (g) + I+ I2 (g)2 (g) ↔↔ 2HI2HI(g)(g)

InicioInicioMM

0.5000.500 0.5000.500 0.0000.000

CambioCambioMM


MM




HH2 (g)2 (g) + I+ I2 (g)2 (g) ↔↔ 2HI2HI(g)(g)

InicioInicioMM

0.5000.500 0.5000.500 0.0000.000

CambioCambioMM

- x- x - x- x + 2x+ 2x


MM

(0.500-x)(0.500-x) (0.500-x)(0.500-x) 2x2x




HH2 (g)2 (g) + I+ I2 (g)2 (g) ↔↔

2HI2HI(g)(g)

InicioInicioMM

0.5000.500 0.5000.500 0.0000.000

CambioCambioMM - x- x - x- x + 2x+ 2x


MM

(0.500-x)(0.500-x) (0.500-x)(0.500-x) 2x2x


[ ]

[ ] [ ]22

2

I H

HI Kc =

( )

( ) ( ) x x

x

−−

=

500.0500.0

23.54

2




( )( ) ( ) x x

x−−

=500.0500.0

23.54

2

( )( ) 2

2

500.0

23.54

x

x

−

= ( )( )

37.7500.0

23.54 =

−=

x

x

M x 393.0=

[H2] = (0.500-0.393) M = 0.107 M

[I2] = (0.500-0.393) M = 0.107 M

[HI] = 2 x 0.393 M = 0.786

A 12800C la constante de equilibrio (K ) para la reacción:



A 1280 C la constante de equilibrio (K c ) para la reacción:

Es 1.1 x 10-3. Si las concentraciones iniciales son [Br 2] =

0.063 M y [Br] = 0.012 M , calcule la concentración de lasespecies en el equilibrio.

Br 2 (g ) 2Br (g )

Br 2 (g ) 2Br (g )Inicial (M )

Cambio (M )

Equilibrio (M )

0.063 0.012

- x +2 x

0.063 - x 0.012 + 2 x

[Br]2

[Br 2]K c = K c =

(0.012 + 2 x )2

0.063 - x = 1.1 x 10-3 Resolver

para x



K c =(0.012 + 2 x )2

0.063 - x = 1.1 x 10-3

4 x 2 + 0.048 x + 0.000144 = 0.0000693 – 0.0011 x

4 x 2 + 0.0491 x + 0.0000747 = 0

ax 2 + bx + c =0-b ± b2 – 4ac √

2a x =

Br 2 (g ) 2Br (g )

Initial (M )

Change (M )Equilibrium (M )

0.063 0.012

- x +2 x 0.063 - x 0.012 + 2 x

x = -0.00178 x = -0.0105

At equilibrium, [Br] = 0.012 + 2 x = -0.009 M or 0.00844 M

At equilibrium, [Br 2] = 0.062 – x = 0.0648 M



Si una fuerza externa es aplicada a un sistema en equilibrio, elsistema se ajustara para volver a alcanzar el equilibrio.

Principio de Le Châtelier

• Cambios en Concentración

N2 (g ) + 3H2 (g ) 2NH3 (g )

AñadeNH3

El equilibrio sedesplaza a la

izquierda parareestablecer el

equilibrio

14.5 Factores que alteran el equilibrio químico





• Cambio en la Concentración

Cambio El Equilibrio se desplaza

Incremento de la concentración de producto (s) Izquierda (reactivos)Disminución de la concentración de producto (s) Derecha (productos)

Disminución de la concentración de reactivo (s)

Incremento de la concentración de reactivo (s)

a A + bB c C + d D

Agrego AgregoElimino Elimino

Derecha (productos)

Izquierda (reactivos)





• Cambio en el Volumen y la Presión

A (g) + B (g) C (g)

Cambio Desplaza el EquilibrioIncrementa la presión Lado de menor # moles de gasDisminuye la presión Lado de mayor # moles de gas

Disminuye volumen

Incrementa volumen Lado de mayor # moles de gas

Lado de menor # moles de gas





• Cambio en Temperatura

Cambio Rx Exotérmica

Incrementa temperatura Desfavorece

Disminuye temperatura Favorece

Rx Endotérmica

Favorece

Desfavorece

• Agregar un Catalizador • no cambia K

• se alcanza el equilibrio mas rápidamente



Tarea: Tema 6 Actividad 2Tarea: Tema 6 Actividad 2

1.- La producción industrial delamoniaco, ideada por Fritz Haber,se efectúa de acuerdo a lasiguiente reacción en procesoreversible: N2 (g) + 3H2 (G) ↔ 2 NH3

(g). La reacción es exotérmicadesprendiendo 22 Kcal. Si elequilibrio se alcanza a 200°C,contesta las siguientes preguntas:

Sugiere un cambio de temperaturay presión para aumentar laproducción de amoniaco

Predice la dirección a la cual elsistema se desplazará parareestablecer el equilibrio si:

se disminuye la concentración delH2

se aumenta la presión total aladicionar H2

se aumenta la temperatura a

300°C

N2 (g) + 3H2 (g) ↔ 2 NH3 (g) ∆ H= -92.6 kJ

Temperatura: DisminuirPresión: Aumentar

Desplaza a Reactivos

Desplaza a Productos


[ ]

[ ] [ ]322

2

3

H N

NH Kc =




2.- El siguiente equilibrio: PCl5 (g) ↔ PCl3 (g) + Cl2 (g) esendotérmico; absorbe 22 Kcal.¿Cómo se verá afectado alsometerlo a los siguientesestímulos?:

a) Aumento de temperaturab) Aumento de presión total al

sistema

c) Si se aumenta la concentracióndel Cl2d) Si se aumenta la concentración

del PCl5e) Se adiciona un catalizador

PCl5 (g) ↔ PCl3 (g) + Cl2 (g) ∆ H =

+22 Kcal

Desplaza a ProductosDesplaza a Reactivos


Desplaza a Productos

No hay cambio

[ ][ ][ ]5

23

PCl

Cl PCl Kc =




3.-Considera el siguienteequilibrio: N2O4 (g) ↔ 2NO2 (g) ∆H = 58 kJ, ¿En qué sentidose desplazará al efectuar loscambios siguientes?

Se adiciona N2O4 Se extrae NO2

Aumenta la presión total aladicionar NO2 (g)

Reduce la temperatura

N2O4 (g) ↔ 2NO2 (g) ∆H = 58 kJ,

Desplaza a ProductosDesplaza a Productos



[ ][ ]42

2

2

O N

NO Kc =



Equilibrio Ácido-Base Secciones: 15.1,15.2,15.3,15.4 y 15.9 Definiciones de ácidos y bases:

Modelo de Bronsted-Lowry Propiedades de ácidos y bases El producto iónico del agua pH y pOH Fuerza de los ácidos y las bases

Ácidos fuertes y débiles Ka y grado de disociación Ácidos débiles polipróticos. Bases fuertes y débiles Kb Relación entre Ka y Kb

D fi i i d á id b



Definiciones de ácidos y bases

Acidos Acidos BasesBases Frutas cítricasFrutas cítricas JabónJabón Aspirina Aspirina DetergentesDetergentes Coca ColaCoca Cola Limpiadores amoniacalesLimpiadores amoniacales Vinagre Vinagre Fármacos estomacalesFármacos estomacales Vitamina C Vitamina C

D fi i i d á id b

http://www.coca-cola.com/



Teoría de ArrheniusACIDO:Cualquier sustancia que produce protones en disolución acuosa.

HCl + HHCl + H22O HO H++ + Cl+ Cl--

BASE:Cualquier sustancia que produce iones hidróxido en disoluciónacuosa.

NaOHNaOH + H+ H22OO NaNa++ + OH+ OH--


D fi i i d á id b



Teoría de Bronsted-Lowry

Es una expansión de la teoría de Arrhenius

Acido Donador de protones añade H+ al disolvente

Base Aceptor de protones elimina H+ del disolvente

NHNH33 + H+ H22O NHO NH44++ + OH+ OH--

H+ AceptadoH+ Aceptado

≈ Esta definición explica como sustancias como el amoniaco

pueden actuar como bases.


D fi i i d á id b



Acidos Formula Molaridad Nítrico HNO3 16

Clorhídrico HCl 12

Sulfúrico H2SO4 18 Acético HC2H3O2 18

Bases Hidróxido amónico NH4OH 15

Hidróxido sódico NaOH sólido Hidróxido potásico KOH sólido

Ácidos y bases comunes en el laboratorio


D fi i i d á id b



Hierro Zinc MagnesioHierro Zinc Magnesio

Una de las propiedades características de los ácidos es su

capacidad para reaccionar con metales y producir hidrógenoZn + 2 HCl ZnCl2 + H2

Algunos metales reaccionan con los ácidos mejor que otros.


Definiciones de ácidos bases



Una de las propiedades características de las bases es que

reaccionan con los ácidos para producir una sal. Es lo que se conocecomo reacción de neutralización .

NaOH + HCl NaCl + HNaOH + HCl NaCl + H22OO

La neutralización de las ácidos grasos en la piel produce jabón , y poreso las bases son resbaladizas al tacto.

KOH + HNO3 KNO3 + H2O

Cuando un ácido reacciona con una base forma sal más agua


P d t ió i d l



Producto iónico del agua

Autoionización del aguaAutoionización del agua

El agua es una sustancia anfotérica que puede actuar como un ácido o

como una base.HC2H3O2(aq) + H2O(l) H3O+ + C2H3O2

-(aq)

ácido base ácido base

H2O(l) + NH3(aq) NH4

+

(aq) + OH-

(aq)

ácido base ácido base

Las moléculas de agua reaccionan entre ellas para formar iones.

HH22OO(l)(l) + H+ H22OO(l)(l) HH33OO++(aq)(aq) + OH+ OH--(aq)(aq)

(10(10-7-7M) (10M) (10-7-7M)M)

Kw = [ H3O+ ] [ OH- ] = 1.0 x 10-14 at 25oC

P d t ió i d l



Producto iónico del agua



pH y pOH

pH = -log[H pH = -log[H++]]

En 1909 Soren-Sorgensen, bioquímico que trabajaba en la cerveceríaCalsberg, propuso un método para expresar la acidez de una disolución.Definió el término llamado pH (p ower of the h ydrogen ion ):

[H[H++]= [H]= [H33OO

++]]

pOH = -log[OH pOH = -log[OH--]]

-log-log K K WW = -log[H= -log[H33OO++]-log[OH]-log[OH--]= -log(1.0x10]= -log(1.0x10-14-14))

K K WW = [H= [H

33OO++][OH][OH--]= 1.0x10]= 1.0x10-14-14

p p K K WW = pH + pOH= -(-14)= pH + pOH= -(-14)

p p K K WW = pH + pOH = 14= pH + pOH = 14



pH y pOH

Escala de pH y pOH

pH < 7 la disolución es ácida

pH > 7 la disolución es básica

pH = 7 la disolución es neutra



Escala de pH

F d l á id l b



Ácidos fortes:Ácidos fortes: Se disocian completamente en aguaSe disocian completamente en agua..HCl, HBr, HI, HClOHCl, HBr, HI, HClO33, HNO, HNO33, HClO, HClO44, H, H22SOSO44..

Ácidos débiles:Ácidos débiles: Se disocian parcialmente en agua. Muchos ácidosSe disocian parcialmente en agua. Muchos ácidos

son débiles.son débiles.

HCHC22HH33OO22 (aq)(aq) + H+ H22OO(l)(l) HH33OO++(aq)(aq) + C+ C22HH33OO22

--(aq)(aq)

HClHCl(aq)(aq) + H+ H22OO(l)(l) HH33OO++(aq)(aq) + Cl+ Cl--(aq)(aq)

Fuerza de los ácidos y las bases

F d l á id l b



Ácidos fuertes:


F d l á id l b



Ácidos fuertes y débiles Ácidos fuertes y débiles


F d l á id l b




Ácidos débiles:

F d l s á id s l s b s s



CH3CO2H + H2O CH3CO2- + H3O+

K c=[CH

3

CO2

H][H2

O]

[CH3CO2-][H3O+]

K a= K c[H2O] = = 1.8x10-5

[CH3CO2H]

[CH3CO2-][H3O+]

baseacido ácidoconjugadobaseconjugada

Constante de ionización de un ácidoConstante de ionización de un ácido


Grado de ionización =[H3O+] desde HA

[HA] inicial

Porcentaje de ionización (grado de disociación): Porcentaje de ionización (grado de disociación): HA + H2O H3O+ + A-

% de ionizacion =[H3O+] desde HA

[HA] inicial

x 100%




H3PO4 + H2O H3O+ + H2PO4

-

H2PO4- + H2O H3O

+ + HPO42-

HPO42- + H2O H3O+ + PO4

3-

Ácido fosfórico: Un ácido triprótico.

K a = 7.1x10-3

K a = 6.3x10-8

K a = 4.2x10-13


Ácidos polipróticos

H2SO4 + H2O H3O+

+ HSO4

-

HSO4- + H2O H3O

+ + SO42-

K a

= muy grande

K a = 1.96

Ácido sulfúrico: Un ácido diprótico.




Bases fuertes:Bases fuertes: Se disocian completamente en aguaSe disocian completamente en agua..

NaOH, LiOH, KOH, RbOH, CsOHNaOH, LiOH, KOH, RbOH, CsOH

Ca(OH)Ca(OH)22, Sr(OH), Sr(OH)22, Ba(OH), Ba(OH)22

Bases débiles:Bases débiles: Se disocian parcialmente en agua.Se disocian parcialmente en agua.

NaOHNaOH(aq)(aq) + H+ H22OO(l)(l) NaNa++(aq)(aq) + OH+ OH--

(aq)(aq)

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

(aq)(aq)





NH3 + H2O NH4+ + OH-

K c= [NH3][H2O]

[NH4+][OH-]

K b= K c[H2O] =[NH3]

[NH4+][OH-]

= 1.8x10-5

base acidoacido

conjugadobase

conjugada


Constante de ionización de una baseConstante de ionización de una base

Valores de K Valores de K a a y K y K b b para ácidos y bases débiles: para ácidos y bases débiles: - Son siempre valores menor que 1- Un ácido con una mayor Ka es más fuerte que otro cuya Ka sea menor.

- Una base con una mayor Kb es más fuerte que otra cuya Kb sea menor.





Bases débiles:




NH3 + H2O NH4+ + OH-

K c= [NH3][H2O]

[NH4+][OH-]

K b= K c[H2O] =[NH3]

[NH4+][OH-]

= 1.8x10-5

base acidoacido

conjugadobase

conjugada


Constante de ionización de una baseConstante de ionización de una base

Valores de K Valores de K a a y K y K b b para ácidos y bases débiles: para ácidos y bases débiles: - Son siempre valores menor que 1- Un ácido con una mayor Ka es más fuerte que otro cuya Ka sea menor.

- Una base con una mayor Kb es más fuerte que otra cuya Kb sea menor.





Bases débiles:




Cual es la concentración de iones OH- en una solución de



Cual es la concentración de iones OH en una solución deHCl cuya concentración de iones de hidrónego es 1.3 M?

K w = [H+][OH-] = 1.0 x 10-14

[H+] = 1.3 M

[OH-] =K w

[H+]

1 x 10-14

1.3= = 7.7 x 10-15 M

El pH de una muestra de lluvia ácida en cierta región del



El pH de una muestra de lluvia ácida en cierta región delnorte de México en un día particular fue de 4.82. Cuál es laconcentración de iones H+ de la lluvia ácida?

pH = -log [H+]

[H+] = 10-pH = 10-4.82 = 1.5 x 10-5 M

La concentración de iones OH- de una muestra de sangre esmuy baja y es de 2.5 x 10-7 M . Cuál es el pH de la sangre?

pH + pOH = 14.00

pOH = -log [OH-

] = -log (2.5 x 10-7

) = 6.60pH = 14.00 – pOH = 14.00 – 6.60 = 7.40

Electrolitos fuerte – 100% disociados



Electrolitos fuerte 100% disociados

NaCl (s) Na+ (aq) + Cl- (aq)H2O

Electrolitos débiles – no se disocian completamente

CH3COOH CH3COO- (aq) + H+ (aq)

Ácidos fuertes son electrolitos fuertes

HCl (aq) + H2O (l ) H3O+ (aq) + Cl- (aq)

HNO3 (aq) + H2O (l ) H3O+ (aq) + NO3- (aq)

HClO4 (aq) + H2O (l ) H3O+ (aq) + ClO4- (aq)

H2SO4 (aq) + H2O (l ) H3O+ (aq) + HSO4- (aq)

Á id débil l t lit débil



HF (aq) + H2O (l ) H3O+ (aq) + F- (aq)

Ácidos débiles son electrolitos débiles


HSO4- (aq) + H2O (l ) H3O

+ (aq) + SO42- (aq)

H2O (l ) + H2O (l ) H3O+ (aq) + OH- (aq)

Bases Fuertes son electrolitos fuertes

NaOH (s) Na+ (aq) + OH- (aq)H2O

KOH (s) K+ (aq) + OH- (aq)H2O

Ba(OH)2 (s) Ba2+ (aq) + 2OH- (aq)H2O



F- (aq) + H2O (l ) OH- (aq) + HF (aq)

Bases débiles son electrolitos débiles

NO2- (aq) + H2O (l ) OH- (aq) + HNO2 (aq)


http://slidepdf.com/reader/full/2-1-equilibrio-quimico 79/84Strong Acid Weak Acid



Cuál es el pH de una solución 2 x 10-3 M HNO3 ?



p 3

HNO3 es un ácido Fuerte – 100% disociado.


pH = -log [H+

] = -log [H3O+

] = -log(0.002) = 2.7

Inicia

Fin

0.002 M

0.002 M 0.002 M 0.0 M

0.0 M 0.0 M

Cuál es el pH de una solución 1.8 x 10-2 M Ba(OH)2 ?

Ba(OH)2 es una base fuerte – 100% disociado.

Ba(OH)2 (s) Ba2+ (aq) + 2OH- (aq)Inicio

Fin

0.018 M

0.018 M 0.036 M 0.0 M

0.0 M 0.0 M

pH = 14.00 – pOH = 14.00 + log(0.036) = 12.56

Ácidos débiles (HA) y la Constante de ionización ácida



HA (aq) + H2O (l ) H3O+ (aq) + A- (aq)

HA (aq) H+ (aq) + A- (aq)

K a = [H+][A-][HA]

K a es la constante de Ionización ácida

K a Fuerza del Ácido


http://slidepdf.com/reader/full/2-1-equilibrio-quimico 83/84Cuál es el pH de una solución de 0.5 M HF solución (a



250C)?

HF (aq) H+ (aq) + F- (aq) K a = [H+][F-][HF]

= 7.1 x 10-4

HF (aq) H+ (aq) + F- (aq)

Inicial (M )

Cambio (M )

Equilibrio (M )

0.50 0.00

- x + x

0.50 - x

0.00

+ x

x x

K a = x 2

0.50 - x = 7.1 x 10-4

K a ≈ x 2

0.50= 7.1 x 10-4

0.50 – x ≈ 0.50K a << 1

x 2 = 3.55 x 10-4 x = 0.019 M

[H+] = [F-] = 0.019 M pH = -log [H+] = 1.72

2-1 equilibrio quimico

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