fisico quimico

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FISICO QUIMICO

ACIDOS, BASES Y SALES

Qu diferencia existe entre un cido y una base?

Cuando un cido y una base se juntan forman una sal y agua, esta reaccin se conoce como neutralizacin.Observa el ejemplo:

HCl + NaOH NaCl + H2O

cido clorhdrico Hidrxido de sodio Cloruro de sodio AguaCuando un tomo de hidrogeno pierde su nico electrn queda el ncleo con un solo protn el cual es demasiado reactivo para existir como un ion estable por lo que se forman protones hidratados representados como (H3O)+ o lo que se conoce como iones de hidronio.Por lo tanto, un cido segn Arrhenius es una sustancia que se produce de iones hidronio (H3O)+, en solucin acuosa.

H + H O :HEl tornasol es una sustancia que se extrae de un liquen, el cual sirve como un indicador cualitativo de pH. En presencia de cidos toma color rojo, en presencia de bases se hace azul.PRACTICAMATERIALES 4 TUBOS DE ENSAYO 1 RECIPIENTE DE VIDRIO LAVADOR 100 SELLO ROJO CAF PASADO 1 LIMON 4 TIRAS DE TORNASOL

PROCEDIMIENTO1. En un tubo de ensayo ponemos una pequea cantidad de sello rojo (hidrxido de sodio) y agregamos agua podemos sentir que el tubo de ensayo se torna caliente, introducimos una tira de tornasol y vemos que se vuelve de color azul.2. En la tira de tornasol agregamos unas gotas de limn (cido) y podemos observar que se vuelve de un color rojo.3. En otro tubo de ensayo colocamos el lavador 100 (cido) e introducimos la tira de tornasol y podemos observar que se vuelve de color rojo.4. Tomamos otra tira de tornasol e introducimos en el caf pasado ( base) y observamos que este toma un color azul. 5. En el recipiente de vidrio colocamos el sello rojo (hidrxido de sodio) y agregamos el lavador 100 (cido) cuando un cido y una base se juntan forman sal y agua es lo que conocemos como neutralizacin, podemos observar en la parte inferior del recipiente que se forman unos pequeos cristales

CIDOS Y BASES SEGN BRONSTED Y LOWRY.Estos dos cientficos propusieron definiciones para los cidos y bases que no son contradictorias sino ms bien complementarias.cidos: Es una sustancia donadora de protones.Bases: Es una sustancia receptora de protones.En funcin de esta definicin el agua es una sustancia anfiprtica (que puede actuar como acido o como base.)

HCl (ac) + H2O (H3O) + (ac)+ + Cl (ac) Acido Base Dona protones Recibe protonesCIDOS Y BASES SEGN LEWIS.El qumico Gilbert Lewis expandi el modelo de cidos y bases propuesto por Arrhenius, Bronsted y Lowry dio una definicin mucho ms general.cidos: Sustancia capaz de aceptar y compartir un par de electrones.Bases: Es aquella que dona y comparte un par de electrones.

TIPOS DE CIDOS. Dependiendo de la cantidad de Hidrogeno que un cido puede donar pueden ser monoprticas, diprticas, poliprticas.HCl Monoprticas dona 1 hidrogeno NO3H2SO4 Diprticas dona 2 hidrgenosH2SO3

H3PO4 Poliprticos dona 3 hidrgenosLos cidos orgnicos se caracterizan por la presencia del grupo carboxilo COOH capaces de ceder es aquel que est unido a un tomo de oxgeno. cido etanoico CH3OOOH cido orgnicocidos orgnicosCH3 CH2 COOH cido propansicoCH3 CH2 - CH2 COOH cido butansico

CIDOS Y BASES, FUERTES Y DBILES.La capacidad de ionizarse tanto cidos como bases hace que se los cataloguen como fuertes o dbiles. cidos fuertes: se ionizan casi totalmente en agua.

cido clorhdricoHCl

cido bromhdricoHBr

cido yodhdricoHl

cido sulfricoH2SO4

cido ntricoHNO3

cido perclricoHClO4

cidos dbiles: se ionizan parcialmente o en muy poca porcin. cido etanoicoCH3COOH

La mayora de cidos inorgnicos y todos los cidos orgnicos son dbiles. Los cidos fuertes y dbiles no dependen de su corrosividad si no dependen de su disociacin.REACCIONES DE LOS CIDOS.Reaccin con metales que se encuentran sobre el hidrgeno en la serie de reactividad.Reaccionan con cidos desprendiendo gas hidrgeno y formando una sal. Es muy utilizada en procesos de obtencin y tratamientos de metales. As como, en la produccin de aleaciones para evitar reacciones de corrosin.Zn (s) + 2HCl (ac) H2 (g) + ZnCl2 (ac)Reaccin con carbonatos y bicarbonato.Los cidos en solucin acuosa reaccionan con los carbonatos y bicarbonatos desprendiendo CO2 gaseoso, formando una sal y agua.CaCO3 + 2 HCl (ac) CO2 (g) + CaCl2 (ac) + H2ONaHCO3 (s) + HCl (ac) CO2 (g) + NaCl (ac) + H2OReacciones de las bases.Reaccin de bases Fuertes con metales anfteros.Los metales anfteros reaccionan con las bases fuertes y forman hidrogeno gaseoso.2 Al (s) + 2 NaOH (s) + 6 H2O 2 NaAl(OH)4 (ac) + 3 H2 (g)PRACTICASMATERIALES Limpiador 100 3 tubos de ensayo Limadura de aluminio Cal Bicarbonato 1 vaso de precipitacin Sello rojo

PRACTICA 1REACCION CON METALESEn el tubo de ensayo colocamos un poco de limadura de aluminio con el limpiador 100 y se forma un gas nos da cloruro de aluminio e hidrogeno gaseoso.

PRACTICA 2 REACCIONES CON CARBONATOS En el tubo de ensayo colocamos cal (carbonato de calcio) ms limpiador 100 (cido clorhdrico) es una reaccin exotrmica y podemos notar que se forma un gas es el co2 el agua se deposita abajo y el precipitado blanco es el cloruro de calcio.PRACTICA 3REACCIONES CON BICARBONATOEn el tercer tubo de ensayo colocamos el bicarbonato y el limpiador 100 (cido clorhdrico) es ms evidente la formacin del gas co2 abajo un precipitado blanquecino que es un cristal y agua.

PRACTICA 4En el vaso de precipitacin colocamos el sello rojo (hidrxido de sodio) y ponemos un poco de agua y la limadura de aluminio empieza a emitir calor hacia el exterior es una reaccin exotrmica.

http://www.youtube.com/watch?v=7trofKfShtUhttp://www.youtube.com/watch?v=JinBVaHssXI

IONIZACIN DEL AGUAEl agua se considera como un electrolito dbil debido a que tiene capacidad de autoionizarse ligeramente en iones hidronio e iones hidroxilo.H2O + H2O H3O+ + OH- Cuando 1 mol de agua pura sufre este proceso a 28C, la concentracin de iones hidronio e hidroxilo es igual y corresponden a 1x10-7 M. Los corchetes ( [ ] ) representan la concentracin de hidronio.[H3O]+=1x10-7 [OH]-=1x10-7El producto de la concentracin de iones hidronio e iones hidroxilo se denomina producto inico del agua Kw y tiene un valor constante. [H3O]+=1X10-3 [H3O] +=1X10-7 [H3O] +=1X10-10 [OH] -= 1X10-7 [OH] -= 1X10-4

[OH] -=1X10-2 [H3O] +=1X10-7 [H3O] +=1X10-5 [OH] -= 1X10-7 [OH] -= 1X10-9

Para resumir Tenemos una solucin acida cuando [H3O] + > [OH] - Tenemos una solucin neutra cuando [H3O] + = [OH] - Tenemos una solucin bsica cuando [H3O] + < [OH] +

Ejemplo:1) El juego de limn tiene una concentracin de iones hidronio de 0.01 M. Cul es la concentracin de iones de hidroxilo? [H3O] +=0.01 M = 1x10-2[OH] = ?[H3O] + x [OH] -= 1x10-14 [OH]-= [1x10-2]x[OH]-=1x10-14 [OH]+=1x10-12 2) Una solucin limpiadora fabricada a partir del amoniaco tiene una concentracin de iones hidroxilo de 1x10-3, calcula la concentracin de iones hidronio.[H3O] += ?[OH] = 1x10-3[H3O] + x [OH] -= 1x10-14 [H3O] + = [H3O] +x[1x10-3)=1x10-14 [H3O] +=1x10-11 FUERZA DE LOS CIDOS Y BASESLa fuerza de los cidos y bases dbiles dependen de mayor a menor tendencia para ceder o aceptar iones de hidronio. Estas reacciones se relacionan con los principios de equilibrio qumico como en el caso del agua son valores constantes (Ka y Kb) que representan una medida cuantitativa de la fuerza. pHSe define como el negativo del logaritmo de la concentracin de iones hidronio. Este es un mtodo ms conveniente de expresar las concentraciones de iones hidronio que originalmente se presentan en nmeros exponenciales.[H3O] + - [OH] -= 1x10-14 pH+pOH=141 regla 2 reglapH= -log [ H3O ] +pH= -log[1x10-14]Neutro

pH=H0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Solucin[H3O+] MpH

cidaMayor a 1x10-7 Menor a 7

NeutraIgual a 1x10-77

BsicaMenor a 1x10-7Mayor a 7

pOH se define en forma similar que el pH, pero referido a la concentracin de iones hidroxilo pOH=-log[OH*]-Ejemplo:pOH= -log [1x10-4]pOH=4el pH de esta seria 10pH + pH=14ESTADOS DE LA MATERIA, PROPIEDADES Y COMPORTAMIENTOESTADO GASEOSOEl espacio es mayor, una alternativa planteada seria disminuir la temperatura para reducir la presin, pero al hacerlo, el gas probablemente cambiaria de estado, desde gas hasta lquido (se licuara) y se imposibilita la compresin.Los gases se caracterizan tambin porque aprovechan otro material para desplazarse, conocindose a esto como difusin TEORA CINTICO-MOLECULAR DE LOS GASES El gas est compuesto por molculas idnticas y esfricas que se estn moviendo aleatoriamente con distintas velocidades. Las molculas de un gas se mueven con velocidad constante entre colisiones, lo que asume como resultado de la ausencia de fuerzas entre las molculas (siempre y cuando el gas no sea comprimido). Las molculas del gas son muy pequeas, de tal forma que su volumen conjunto es insignificante en comparacin con el volumen que ocupa el gas. No se pierde energa durante las colisiones, lo que implica que las colisiones son elsticas. Las molculas obedecen las leyes de Newton en su comportamiento.Ejercicios:Establecer la masa de gas presentes en cada una de las siguientes cantidades molares:a) 2.5 moles de CO

C=12 x 1= 12O=16 x 1= 16 28 gr

1mol 28grCO

2.5mol X

= 70 gr de CO

b) 0.9 moles de N2

N=14 X 2= 28 gr

1mol 28 gr N20.9 mol X

=25.2 gr de N2

c) 1.5 moles de vapor de agua

H= 1 X 2= 2O=16 X 1=16 18gr

=27 gr de H2OCalcula el nmero de molculas de cada uno de los elementos constituyentes presentes en 150 g de SO3 gaseoso.S= 32 x 1=32 O=16 x 3=48 80gr1 mol 80gr X 150gr = 1 mol

1 mol 6.023 x 10231.8 mol X =1.13 X 1024 mol

LEYES DE LOS GASES Ley de Boyle

La temperatura se mantiene constante, se tiene un proceso isotrmico (temperatura constante), la presin y volumen varan de forma inversamente proporcional.

Aumenta la presin el volumen disminuye Aumenta el volumen la presin disminuyeFormula: P1V1=P2V2Ejemplo:1. Si a temperatura constante la presin de un gas es de 930mmHg (milmetros de mercurio) en un volumen de 2500mH si la presin se incrementa a 1200mmHg Cul ser el nuevo volumen?

P1=930mmHg=1.22atmV1=2500mlt= 2.5 ltP2=1200mmHg= 1.58atmV2= ?

Transformacin 1atm 760 mmHg X 930 mmHg

X=1.22atm

1lt 1000mlX 2500ml

X=2.5lt

1atm 760 mmHg X 1200 mmHgX=1.58atm

P1V1=P2V2

=1.93lt

Ley de CharlesEl proceso es isobrico (mantiene la presin constante, el volumen y la temperatura varan de manera directamente proporcional).

Formula: Ejemplo:

1. A la temperatura de 30C el volumen es de 1200mlt de un gas. Calcular la nueva temperatura si el volumen se incrementa a 2000mlt

T1=30C= 303CV1=1200mlt=1.2ltT2= ?V2= 2000mlt=2lt

Ley de Gay- LussacEl proceso es isocrico (volumen permanece constante), la presin y temperatura varan de forma directamente proporcional.

Formula:

Ejercicio:1. Si la temperatura final de un gas es de 30C sabiendo que la presin disminuye de 2 a 1.5 atm Cul ser la temperatura inicial? P1=2atm T1= ? P2=1.5atm T2= 30C

CONDICIONES INICIALES Y FINALES DE LOS GASESNo existe presin, volumen o temperatura constante, actan con 3 parmetros mediante las siguientes formulas =

Ejercicio:1. Un gas es sometido a una presin de 2atm en un recipiente cuyo volumen es 3lt a una temperatura de 200K cual ser la nueva presin si el volumen se reduce a la mitad y la temperatura se incrementa a 300K.

T1=200KP1=2atmV1=3ltT2=300KP2= ?V2= 1.5lt

=

LEY DE LOS GASES IDEALES MODIFICADOSEcuacin general de un gas:

Ejercicio:1. Calcular el volumen de un gas sometido a una presin de 2.5atm si sabemos que la temperatura es de 35C y la masa es de 3gr de metano (CH4)

P=2.5atmT=35C=308KMCH4=3grV= ?

CH4C=12 x 1= 12H= 1 x 4= 4 16gr/mol

GASES REALESSe encuentran en la natural, sus molculas estn sujetas a las fuerzas de atraccin y repulsin de origen elctrico debido a la orientacin molecular y sus molculas tienen un volumen por lo que no se ajustan a la perfeccin a las leyes de los gases.

GASES IDEALES Son gases que se trabajan en el laboratorio bajo los parmetros de presin, volumen y temperatura estn compuestos por partculas que no interaccionan entre si y su comportamiento cumple las leyes de los gases y las ecuaciones del estado.

LEYES DE LOS GASES IDEALES MODIFICADA O ECUACIN GENERAL DE UN GASLa ecuacin de estado de los gases ideales expresa la relacin que existe entre las magnitudes de temperatura, presin y volumen y describe el comportamiento de los gases en condiciones de baja presin y altas temperaturas.

Ejercicio:1. Cuntos moles de CO2 se obtiene a partir de la reaccin de 1.35gr de bicarbonato de sodio con cantidad suficiente de cido clorhdrico (HCl)? Cul es el rendimiento de la reaccin?

CO2C= 12 x 1=12O=16 x 2=32 44gr/molNaHCO3Na=23 x 1=23H = 1 x 1= 1C =12 x 1= 12O3=16 x 3=48 84gr/mol

NaHCO3 + HCl CO2 + NaCl + H2O nCO2= ?MNaHCO3=1.35gr

NaHCO3 CO284gr/mol 44gr/mol1.35gr/mol X

X=0.71gr CO2

P= 0.90atmT=24.1C=297.1KV=775ml=0.775lt

CONCENTRACIONES Una solucin contiene soluto y solvente Soluto menor proporcin Solvente mayor proporcin (siempre agua)FsicasPorcentaje peso/peso (% p/p)% p/p Ejemplo:Calcular el % p/p de una solucin que contiene 125gr de hidrxido de sodio NaOH en 200 gr de agua% p/p

Porcentaje peso /volumen (% P/V)% P/V Ejemplo:Calcular el % p/v de una solucin de cido clorhdrico que contiene 80gr de este acido en 180ml de solucin %p/vPorcentaje volumen/volumen (%v/v)%v/v

Ejemplo:Calcular el %v/v de una solucin que contiene 30ml NaCl en 80ml de agua%v/v Partes por milln (p.p.m)p.p.m

Ejemplo:Calcular las p.p.m de una solucin que contiene 30gr de cido sulfrico en 2kg de solucinp.p.m

Qumicas Molaridad (M)MEjemplo:Calcular la M de una solucin de cido ntrico que contiene 150gr de cido ntrico disuelto en 2500ml de solucin M