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8/7/2019 equilibrio ionico unjbg
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UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN
CICLO DE REFORZAMIENTO Y ADELANTO VERANO 2011UNIDAD V: EQUILIBRIO QUIMICO
EQUILIBRIO INICO
Los cidos, las bases y las sales pertenecen a un grupo de sustancias llamadas electrolitos, que secaracterizan porque al disolverse en agua se disocian en iones lo que permite que sean conductores de la
electricidad.En 1884, Svante Arrhenius un qumico sueco, fue el primero que propuso, dentro de una teora que lleva
su nombre, que los cidos eran sustancias que al ionizarse producan iones de hidrgeno (H+). As, el HCl
al ionizarse da lugar a los iones de hidrgeno y a los iones de cloruro.
Por otra parte segn la misma teora, las bases son sustancias que en solucin acuosa producen iones
hidrxido (OH-).
La reaccin entre un cido y una base, es una neutralizacin. Esta reaccin se
simplifica indicando slo la reaccin inica, donde se combinan los iones H+
del cido con los OH-
de la
base para formar molculas de agua.
Electrolitos fuertes
Son aquellos electrolitos que cuando se disuelven en el agua, se ionizan totalmente: ejemplo de estoselectrolitos fuertes son los cidos y bases inorgnicos, as como todas las sales: HCl, H2SO4, HNO3, NaOH,
KOH, NaCl, K2SO4, etc.
Electrolitos dbilesSon los que se ionizan en baja proporcin en solucin diluida, como por ejemplo todos los cidos o bases
orgnicas: Acido actico, acido frmico, anilina, hidracina, etc.
Teora Protnica de Bronsted Lowry
La teora de Arrhenius presentaba algunas fallas, debido al hecho de no considerar el papel del solventeen la ionizacin. De all que unos aos ms tarde en 1923 surgiera la teora protnica de J. N. Bronsted y
T. M. Lowry, quienes propusieron como fundamento de su teora las siguientes definiciones:
y cido es una sustancia capaz de ceder un protn.y Base es una sustancia capaz de aceptar un protn.
As la ionizacin del HCl gaseoso en agua tiene ahora otra interpretacin: el HCl transfiere un protn al
agua dando origen al ion hidronio (H3O+) y al mismo tiempo el ion cloruro. Segn las definiciones de
Bronsted y Lowry, el HCl es un cido porque cedi un protn y el agua es una base porque acept un
protn.
Esta reaccin en cierta medida es reversible, as el hidronio cede un protn al in cloruro para generar las
sustancias inciales. En ambos miembros de la ecuacin existen un par de sustancias con las
caractersticas de cidos y bases, esto recibe el nombre de par conjugado. Mientras ms fuerte sea el
cido, ms dbil ser su base conjugada y viceversa.
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La teora de Bronsted y Lowry se aplica tambin a las reacciones en medios diferentes al acuoso. En la
reaccin representada a la izquierda el cloruro de hidrgeno gaseoso (cido) transfiere un protn al
amoniaco (base) tambin en estado gaseoso.
PRODUCTO INICO DEL AGUALa ionizacin del agua qumicamente pura se describe como sigue:
Se produce un in hidronio y un in hidroxilo. Producindose un fenmeno conocido como
autoprotlisis. La constante de equilibrio para esta ecuacin qumica es la siguiente:
Pero como la concentracin del agua es constante, al multiplicar este valor constante por la constante de
equilibrio (Ke), se obtiene otra constante (Kw), que recibe el nombre deConstante de ionizacin del agua.
La expresin matemtica de la Constante de ionizacin o producto inico del agua es la siguiente:
Los experimentos han demostrado que a 25 C las concentraciones de H3O+
y OH-
son iguales y quetienen un valor de 10
-7, por tanto:
El agua es una sustancia neutra gracias a que las concentraciones de iones hidronio e hidroxilo son
iguales. Si se produce una variacin de alguna de las concentraciones, se observa un desplazamiento del
equilibrio como lo expresa el principio de Le Chatelier, para luego llegar al estado de equilibrio inico Kw.
En solucin acuosa se pueden presentar los siguientes casos:
o Solucin neutra: si [H+] = [OH-]=10-7o Solucin cida : si [H+]10-7o Solucin bsica: si [H+]>10-7 o [OH-]
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Como los valores de hidronio e hidroxilo estn relacionados paramantener el valor constante de Kw en
10-14
, los valores de pH y pOH tambin se relacionan, de modo que la suma de ambos sea igual a 14.
pH + pOH = 14
EQUILIBRIO DE CIDOS Y BASES DBILES
En las disoluciones de electrolitos fuertes, no existe el equilibrio, ya que la ionizacin es total. Pero para
los cidos y las bases dbiles, existe equilibrio en solucin acuosa. Por lo tanto existe una constante de
equilibrio que recibe el nombre de constante de acidez (Ka) y una constante de basicidad (Kb). Estas
constantes han sido calculadas para cada tipo de sustancia, por lo que existen tablas de constantes de
cidos y bases dbiles.
Ejemplos:
Acido dbil, Acido Actico:
Basedbil, Hidrxido de amonio: NH4OH NH4+ + OH-
CONCENTRACION DE LOS IONES [H+] Y [OH-] PARA UN ACIDO O BASE DBIL (1a IONIZACION)
Tericamente se ha demostrado que:
y Para los cidos dbiles: y Para las bases dbiles:
Por tanto su pH y pOH son:
y Para los cidos dbiles: y Para las bases dbiles:
GRADO DE DISOCIACION () DE UN ACIDO O BASE DBIL
, en trminos de porcentaje El grado de disociacin en trminos de la constante de acides o basicidad
y Para los cidos dbiles: y Para las bases dbiles:
PROBLEMAS PROPUESTOS.
Equilibrio Gaseoso1. Si en un volumen de 208 ml se colocan 18 g de PCl5, luego se calienta el sistema a 487oC y se
determina que la constante de equilibrio (Kc) del sistema gaseoso formado es de 33.3. a) Determine la
concentracin en equilibrio de las especies presentes. b) Encuentre el valor de la Kp. La reaccin del
proceso es PCl5= PCl3+ Cl2
R. PCl5=0.00506, PCl3=0.4103, Cl2=0.4103
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Equilib 3 io 4 ni 5 o1 6 Calc 7 lar la c 8 9 ce 9 @ rac A B 9 C el pH yel porce 9 @ aje de ionizacin de los iones hidrogeno quee D is @ en libres
en una solucin de0 E 3 F de acido ac @ ico cuya cons @ ante deequilibrio es1 E 82X10 -5 E R. 2.9X10-3C 2.5 C
0.97.
2. Calcular la concentracin H+ quee D isteen una solucin de acido cianhdrico (HCN) 0.5 F . Ka=7X10 -10.R 1.87X10-5.
3. Si aplicamosel e G ecto del ion comn en el problema 2 C agregando a la solucin de1 H de HCN 6.5g deKCN. Cual es ahora la concentracin de iones hidrogeno en el equilibrio, y cuanto se ha ionizado?.
(desprecieel incremento devolumen) R. 3.5X10 -9, 7X10-7
4. Se preparo una solucin 0.3N de acido Actico y se midi en ella una concentracin de Hidrogenionesigual a 2.33X10 -3. calcular la Ka? R. 1.5X10-5
5. Calcule I Ka, pH, pOH, [H+], [OH-], de una solucin de acido frmico sabiendo que en una solucin 0.4Nse ha disociado el 2.2%. R. Ka =1.98X10 -4
6. Se tiene una solucin 0.01N de hidrxido de amonio NH 4OH. Calculeel valor del pH, pOH, [H+], [OH-],x, % para cada especie presenteen la solucin en equilibrio . Kb=10-5
7. Calcule I Ka, pH, pOH, [H+], [OH-], de una solucin de acido sulfrico sabiendo que se han disuelto 10gde acido sulfrico para formar 90ml desolucin.
Equilib P ioQ R
tR P
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nR
o1. Calcular los productos desolubilidad en moles por litro para lassiguientesespecies T
a) BaSO4, S=1.05X10-5
U b) Mg(OH)2, S=1.21X10-4M c) La(IO3)3, S=7.80X10
-4Md)Pb3(PO4)2 S=1.49X10
-92. El producto desolubilidad del SrF 2 a 25oC es2.9X10 -9. Calcule la solubilidad de lasespecies presentes
en trminos de Molaridad y mg/cm3.
3. Se agrega 100 mg de Mg(OH)2 a 500 ml de agua. Qu% deel hidrxido se han disuelto?.Kps=1.9X10-13. Desprecieel incremento devolumen al formar la solucin.
4. Cul ser la solubilidad del AgCl si aadimos nitrato de plata hasta una concentracin final 0.002M?Kps del AgCl es1.7X10-10 R. 8.5X10-8M