1 FACULTADDECIENCIASNATURALESYMATEMTICA E S C U E L A D E F S I C A Curso: QUMICAINORGNICAYANLISISQUMICO Captulo I: Equilibrio Inico Equilibrioinico.cidosybases:Teorascidobase:Arrhenius, Brnsted-Lowry.cidosybasesfuertesydbiles.Equilibriode ionizacin de cidos y bases dbiles. Ka y Kb. Producto de ionizacin del agua. Escala de pH. Mg. LuisAngeles Villn Disociacin completa y parcial *Grfico del libro de Qumica de R. Chang y W. College. 2002 Electrolitos Fuertes y Dbiles Electrolito FuerteElectrolito DbilNo Electrolito HClCH3COOH(NH2)2CO (urea) HNO3 HFCH3OH HClO4 HNO2 C2H5OH H2SO4 NH3 C6H12O6(glucosa) NaOHH2OC12H22O11 (sacarosa) Ba(OH)2 Compuestos Inicos *Tabla del libro de Qumica de R. Chang y W. College. 2002 Teorias cido/Base Caractersticas de los cidos (R. Boyle 1680) 1.Disuelven muchas sustancias. 2.Cambian el color de algunos colorantes naturales (indicadores) 3.Pierden sus propiedades caractersticas cuando se mezclan con lcalis (bases). Gay-Lussac en 1814 concluy: Los cidos neutralizan las bases y ambos tipos de sustancias solamente pueden definirse en trminos de sus reacciones mutuas 2 Teorias cido/Base Teora de Arrhenius (Svante Arrhenius, 1844): Teoradeladisociacinelectrolticadelasreacciones cido-bsicas.Uncidosedefinecomounasustanciaquecontiene hidrgenoyproduceH+endisolucinacuosa.Una baseesunasustanciaqueproduceioneshidrxido (OH-) en la disolucin acuosa LaNEUTRALIZACINsedefinecomola combinacin de iones hidrxido e iones hidrgeno para formar molculas de agua: H+ (ac) + OH- (ac) H2O (l) Teorias cido/Base Teora de Bronsted-Lowry (1932): Un cido se define como un donador de protones (H+) y una base como un aceptor de protones Estas definiciones bastan para incluir como cidos a todas aquellas molculas e iones que contengan hidrgeno y puedan producir H+, mientras que todas aquellas que son capaces de aceptar protones son bases. conjugada conjugadoBase cido cidoBaseK OH NH O H NHconjugado conjugada cidoBase Base cidoK O H A O H HA2 1 2 1b ) ac ( ) ac ( 4 ) l ( 2 ) g ( 32 1 2 1a ) ac ( 3 ) ac ( ) l ( 2 ) ac ( ++ + ++ + Para el cido y su base conjugada se cumple:Kw = Ka Kb Kw = 1 1014 Constantes de ionizacin de cidos y Bases DbilesConstantes de ionizacin de cidos y Bases Dbiles 3 Constantes de ionizacin de cidos y Bases Dbiles Clculo de las concentraciones en el equilibrio Ejemplo:Paraunasolucinacuosadecidoactico(CH3COOHoHAc,Ka:1,8 105), 0,2M,culessernlasconcentracionesde las especies presentes cuando se alcance el equilibrio?Balance de molesHAc (ac) + H2O(l) H3O+(ac) +Ac(ac) Para 1 L Inicio: 0,2 - - - Rx:-x - x x Eq: (0,2-x) - xx M 10 89 , 1 ] [Ac ] O [HM 1981 , 0 [HAc]moles10 89 , 1 x,2 0x10 8 , 10,2 x) (0,2 do consideran) () (10 8 , 13110 89 , 1 -31) 10 89 , 1 ( 2 , 03251x 2 , 021x533 + = = == = = = ~ = R A N G O pH pH en la vida cotidianapH en la vida cotidiana 4 pH ? pH = log [H3O+] [H3O+]= [H+] Concentracin iones hidronio o hidrgeno en mol/L (M) H2O - Enlaces covalentes - Electrolito muy dbil - Autoionizarse ++ + OH O H O H O H3 2 2Equilibrio fuertemente desplazado a la izquierda Cmo se obtiene la escala de pH ? Cmo se obtiene la escala de pH ? Kw=1.0 x 1014a 25 C pH ACIDO :[H+] > [OH] pH BASICO :[H+] < [OH] pH NEUTRO :[H+] = [OH] ++ OH H O H2] O H [] OH ][ H [K2c +=] OH ][ H [ K ] O H [ Kw 2 c += =Kw :Constante del producto inico del agua(C) pH ACIDO: [H+] > [OH] ( [H+] > [OH] ) [H+] [H+]2 > [H+] . [OH] Sabemos que: [H+] . [OH] =1.0 x 1014 entonces: [H+]2 > 1.0 x 1014 tomando log y 1 tenemos: -2 log [H+] < 14 - log [H+] < 7 pH < 7 Cmo se obtiene la escala de pH ? 5 pH BASICO: [H+] < [OH] ( [H+] < [OH] ) [H+] [H+]2 < [H+] . [OH] Sabemos que: [H+] . [OH] =1.0 x 1014 entonces: [H+]2 < 1.0 x 1014 tomando log y 1 tenemos: -2 log [H+] > 14 - log [H+] > 7 pH > 7 Cmo se obtiene la escala de pH ? pH NEUTRO: [H+] = [OH] ( [H+] = [OH] ) [H+] [H+]2 = [H+] . [OH] Sabemos que: [H+] . [OH] =1.0 x 1014 entonces: [H+]2 = 1.0 x 1014 tomando log y 1 tenemos: -2 log [H+] = 14 - log [H+] = 7 pH = 7 Y los extremos de la escala de pH ? Cmo se obtiene la escala de pH ? Cul es la importancia del pH ? Procesos enzimticos: Hidrlisis cida de la sacarosa por catlisis de la enzima invertasa produce D(+) glucosa y D(-) fructosa. Muchos Procesos Naturales son altamente dependientes del valor del pH: Muchos Procesos Naturales son altamente dependientes del valor del pH: Colorantes naturales como Cloruro de cianidina: pH alto matiz azul de las amapolas. pH bajo color rojo de las rosas. 6 Muchos Procesos Naturales son altamente dependientes del valor del pH: En la sangre: Exceso de H+ Acidosis Estado de Coma Exceso de OH Alcalosis Espasmos y convulsiones Muchos Procesos Industriales son altamente dependientes del valor del pH: La lixiviacin cianurante de oro, cida de cobre, etc. Algunasplantasnecesitanqueelsuelotengaunrango definido de pH para un buen crecimiento. Baos Galvnicos, produccin de derivados lcteos, etc. Importancia del pH en el Medio Ambiente: Lluvia cida y deficiencia de magnesio: Daa Bosques. Desmineralizan los suelos. Requieren fertilizantes los suelos. Los animales contraen ttano antes del ao. Los seres humanos desordenes intestinales. Cmo se mide el pH ? 1.Indicadores cido- base: Aplicableasolucionesincolorasy/osuspensiones ligeramente coloreadas. Color a pH alto Color a pH bajo Usarcantidadesmuypequeas,demaneraqueesteno influyaenla[H+]delosconstituyentesdelasolucina medir. 7 pH-metros Consideraciones: Aplicableatodotipodesoluciones, suspensiones y superficies. Debe elegirse el electrodo apropiado. Debe tenerse una nocin de la conductividad de la muestra a medir. Debe seguirse la especificacin establecida si existe.