ESCUELA POLITCNICA NACIONAL

QUIMCA II

JORGE CONSTANTE

EQUILIBRIO INICO 3 DE DICIEMBRE DE 2009RESUMEN

El equilibrio inico es un tipo especial de equilibrio qumico, caracterizado por la presencia de especies qumicas en solucin acuosa, las cuales producen iones

Las especies que producen en solucin cargas son denominadas electrolitos. Un electrolito es cualquier especie que permite la conduccin de la corriente elctrica.

En base a esto, se clasifica a los electrolitos en base a dos criterios:

Comportamiento en solucin: electrolitos cidos, bsicos, y neutros

Capacidad conductora: electrolitos fuertes y dbiles.

Un electrlito es cualquier sustancia que contiene iones libres, los que se comportan como un medio conductor elctrico. Debido a que generalmente consisten de iones en solucin, los electrlitos tambin son conocidos como soluciones inicas, pero tambin son posibles electrlitos fundidos y electrlitos slidos.

Los electrlitos pueden ser dbiles o fuertes, segn estn parcial o totalmente ionizados o disociados en medio acuoso. Un electrolito fuerte es toda sustancia que al disolverse en agua lo hace completamente y provoca exclusivamente la formacin de iones con una reaccin de disolucin prcticamente irreversible. Un electrolito dbil es una sustancia que al disolverse en agua lo hace parcialmente y produce iones parcialmente, con reacciones de tipo reversible. Los electrolitos generalmente existen como cidos, bases o sales.El pH es una medida de la acidez o alcalinidad de una solucin. El pH es la concentracin de iones hidronio [H3O+] presentes en determinadas sustancias. La sigla significa "potencial de hidrgeno.

El PoH se define como el logaritmo negativo de la actividad de los iones de hidrxido. Esto es, la concentracin de iones OH-.

INDICEEquilibrio inico

Electrolitos segn su fuerza Electrolitos fuertes

cidos fuertes

Base fuerte

Sales totalmente ionizables Electrolitos dbiles

cidos dbiles

Base dbil

Sales parcialmente solubles

Reacciones de cidos fuertes con bases solubles fuertes para formar sales solubles

Reacciones de cidos dbiles con bases solubles fuertes para formar sales solubles

Reacciones de cidos fuertes con bases dbiles para formar sales solubles

Sales de bases fuertes y cidos dbiles

Sales de bases dbiles y cidos fuertes

Sales de cidos fuertes y bases fuertes solubles

PH

PoH

Efecto de in comn

Hidrolisis de sales

Producto de solubilidad

DESARROLLO TERICOEquilibrio inico

El equilibrio inico es un tipo especial de equilibrio qumico, caracterizado por la presencia de especies qumicas en solucin acuosa, las cuales producen iones

Las especies que producen en solucin cargas son denominadas electrolitos. Un electrolito es cualquier especie que permite la conduccin de la corriente elctrica.

En base a esto, se clasifica a los electrolitos en base a dos criterios:Comportamiento en solucin: electrolitos cidos, bsicos, y neutros

Capacidad conductora: electrolitos fuertes y dbiles.

Los cidos, las bases y las sales pertenecen a un grupo de sustancias llamadas electrolitos, que se caracterizan porque al disolverse en agua se disocian en iones lo que permite que sean conductores de la electricidad. (1)Electrolitos segn su fuerza

Cuando una sustancia se disuelve en agua la generacin de electrolitos puede ocurrir de forma incompleta o completa.

Cuando la disociacin ocurre completamente se habla de electrolito fuerte. Un electrolito fuerte es aqul cuya disociacin es prcticamente completa. Cuantitativamente hablando, un electrolito fuerte es aquel cuya constante de equilibrio tiende a infinito

En el tiempo de equilibrio tiende a cero, por ende Keq tiende a infinito

Cuando la disociacin es menor al 100%, se habla de un electrolito dbil. Los electrolitos dbiles forman equilibrios verdaderos.

Comnmente, los electrlitos existen como soluciones de cidos, bases o sales. Ms an, algunos gases puede comportarse como electrlitos bajo condiciones de alta temperatura o baja presin. Las soluciones de electrlitos pueden resultar de la disolucin de algunos polmeros biolgicos (por ejemplo, ADN, polipptidos) o sintticos y contienen mltiples centros cargados.

Las soluciones de electrlitos se forman normalmente cuando una sal se coloca en un solvente tal como el agua, y los componentes individuales se disocian debido a las interacciones entre las molculas del solvente y el soluto, en un proceso denominado solvatacin. (2)

Electrolitos fuertes

cidos fuertes

Se llama cido fuerte, aquel cido que se disocia completamente en solucin a temperatura y presiones constantes. En esas condiciones, la concentracin de un cido fuerte es igual a la concentracin de iones de hidrgeno (Hidronio o H3O+). La ecuacin para la completa disociacin de un cido fuerte (HA) es:

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

en donde el cido libera iones (H+) y una base conjugada (A-) en concentraciones iguales.

[HA] = [H+] = [A-]; pH = -log[H+]. (3)

Base fuerte

En qumica, una base fuerte es aquella que se disocia cuantitativamente en disolucin acuosa, en condiciones de presin y temperatura constantes. Adems fundamentalmente son capaces de aceptar protones H+. Una reaccin de este tipo viene dada por:

Para bases hidroxlicas,

Para bases no hidroxlicas.

Algunos ejemplos de bases, ordenadas de ms a menos fuertes:

KOH, hidrxido de potasio

Ba(OH)2, hidrxido de bario

CsOH, hidrxido de cesio

NaOH, hidrxido de sodio

Sr(OH)2, hidrxido de estroncio

Ca(OH)2, hidrxido de calcio o cal apagada

LiOH, hidrxido de litio

RbOH, hidrxido de rubidio

Hay otras bases fuertes no hidroxlicas, cuya fuerza se entiende segn la segunda reaccin mostrada antes. (4)Sales totalmente ionizablesLas sales ionizables se disuelven en agua debido a interacciones ion-dipolo las cuales comienzan con la orientacin de los dipolos de agua con los iones localizados en los rincones y borduras del cristal de la sal. En el proceso, ambos los aniones y cationes de la sal se hidratan con una energa suficiente para superar la energa en ltice (entrelazados) de los cristales slidos. Los iones hidratados se mueven entonces hacia fuera del cristal de la sal, permitiendo entonces a otros iones tornarse hidratados, los cuales luego se mueven hacia fuera del cristal.

El nmero de molculas de agua que se asocian con un ion soluto particular esta determinado parcialmente por el tamao del ion y parcialmente por su estructura atmica. Un pequeo ion puede recibir solamente pocas molculas de agua, mientras un gran ion puede recibir una gran cantidad. (5) Electrolitos dbiles cidos dbiles

Un cido dbil es aquel cido que no est totalmente disociado en una disolucin acuosa. Aporta iones H + al medio, pero tambin es capaz de aceptarlos. Si representramos el cido con la frmula general HA, en una disolucin acuosa una cantidad significativa de HA permanece sin disociar, mientras que el resto del cido se disociar en iones positivos H + y negativos A ,formando un equilibrio cido-base en la siguiente forma:

Las concentraciones en equilibrio de reactivos y productos se relacionan mediante la constante de acidez (Ka), cuya expresin es:

Cuanto mayor es el valor de Ka, ms se favorece la formacin de iones H + , y ms bajo es el pH de la disolucin. La Ka de los cidos dbiles vara entre 1,8010-16 y 55,50. Los cidos con una constante Ka menor de 1,8010-16 son cidos ms dbiles que el agua. Los cidos con una constante Ka de ms de 55,50 se consideran cidos fuertes y se disocian casi en su totalidad cuando son disueltos en agua.

La gran mayora de los cidos son dbiles. Entre ellos, casi todos los cidos orgnicos. Pueden considerarse cidos dbiles:

El cido actico, cido orgnico responsable de la acidez del vinagre,

El cido ctrico, presente en los limones y otras frutas,

El cido brico, que se usa como antisptico y en oftalmologa,

El cido carbnico (H2CO3),

El cido fosfrico, presente en muchos refrescos,

El cido hipobromoso (HBrO),

El cido sulfhdrico o sulfuro de hidrgeno (H2S).

Tambin algunas sales, como el fosfato de amonio (NH4)H2PO 4 (6)Base dbilUna base dbil tambin aporta iones OH al medio, pero est en equilibrio el nmero de molculas disociadas con las que no lo estn.

En este caso, el hidrxido de aluminio est en equilibrio (descomponindose y formndose) con los iones que genera. (7)

Sales parcialmente solubles

Reacciones de cidos fuertes con bases solubles fuertes para formar sales solublesEl cido perclrico, HClO4, reacciona con el hidrxido de sodio para producir perclorato de sodio, NaClO4, una sal inica solubleReacciones de cidos dbiles con bases solubles fuertes para formar sales solublesHay muchas reacciones de este tipo; por ejemplo, el cido actico, HC2H3O2, reacciona con el hidrxido de sodio, NaOH, para producir acetato de sodio, NaC2H3O2, una sal soluble.Reacciones de cidos fuertes con bases dbiles para formar sales solublesLa base dbil mas comn en disoluciones acuosas es el amoniaco, y todas las sales comunes de amonio son compuestos inicos solubles. (8)Sales de bases fuertes y cidos dbiles

Cuando se disuelve en agua una sal que proviene de bases fuertes solubles y de cidos dbiles, las soluciones resultantes que se obtienen son siempre bsicas. Las sales solubles de bases fuertes y cidos dbiles producen soluciones bsicas porque los aniones de los cidos dbiles reaccionan con el agua y forman iones hidrxidos. (9)

Sales de bases dbiles y cidos fuertes

El segundo tipo de reacciones de hidrlisis se caracteriza por la combinacin del catin de una base dbil con el OH- del agua para formar molculas no ionizadas de la base dbil. La eliminacin del OH- desplaza el equilibrio del agua H3O+ / OH-, originando como resultado soluciones CIDAS. (10)

Sales de cidos fuertes y bases fuertes solubles

Las soluciones de sales provenientes de bases fuertes solubles y cidos fuertes son neutras, porque ni el catin ni su anin reaccionan con el agua. (11)

PH

El pH es una medida de la acidez o alcalinidad de una solucin. El pH es la concentracin de iones hidronio [H3O+] presentes en determinadas sustancias. La sigla significa "potencial de hidrgeno" (pondus Hydrogenii o potentia Hydrogenii; del latn pondus, n. = peso; potentia, f. = potencia; hydrogenium, n. = hidrgeno). Este trmino fue acuado por el qumico dans Srensen, quien lo defini como el logaritmo negativo de base 10 de la actividad de los iones hidrgeno. Esto es:

Desde entonces, el trmino "pH" se ha utilizado universalmente por lo prctico que resulta para evitar el manejo de cifras largas y complejas. En disoluciones diluidas, en lugar de utilizar la actividad del ion hidrgeno, se le puede aproximar empleando la concentracin molar del ion hidrgeno.

Por ejemplo, una concentracin de [H3O+] = 1 107 M (0,0000001) es simplemente un pH de 7 ya que: pH = log[107] = 7

El pH tpicamente va de 0 a 14 en disolucin acuosa, siendo cidas las disoluciones con pH menores a 7 (el valor del exponente de la concentracin es mayor, por que hay ms protones en la disolucin) , y alcalinas las que tienen pH mayores a 7. El pH = 7 indica la neutralidad de la disolucin (donde el disolvente es agua). (12)PoHEl PoH se define como el logaritmo negativo de la actividad de los iones de hidrxido. Esto es, la concentracin de iones OH-:

PoH = log10.[OH ]En soluciones acuosas, los iones OH- provienen de la disociacin del agua:

H2O H+ + OH-

o tambin,

2H2O H3O+ + OH-

Por ejemplo, una concentracin de [OH-] = 110-7 M (0,0000001 M) es simplemente un PoH de 7 ya que: PoH = -log [10-7] = 7

Se considera que p es un operador logartmico sobre la concentracin de una solucin: p = log [...] , tambin se define el PoH, que mide la concentracin de iones OH.

Puesto que el agua est disociada en una pequea extensin en iones OH y H3O+, tenemos que:

Kw = [H3O+][OH]=1014 en donde [H3O+] es la concentracin de iones hidronio, [OH] la de iones hidroxilo, y Kw es una constante conocida como producto inico del agua, que vale 1014.

Por lo tanto,

log Kw = log [H3O+] + log [OH]

14 = log [H3O+] + log [OH]

14 = log [H3O+] log [OH]

pH + PoH = 14 (13)Efecto ion comn

El efecto ion comn se basa en el producto de solubilidad (Kps) segn el cual, para disminuir la solubilidad de una sal se agrega uno de los iones. Al aumentar la concentracin de uno de los iones que forman el precipitado, la concentracin del otro debe disminuir, para que Kps permanezca constante, a una temperatura determinada. Este efecto es el que permite reducir la solubilidad de muchos precipitados, o para precipitar cuantitativamente un ion, usando exceso de agente precipitante. (14) Hidrolisis de sales La solvlisis es la reaccin de una sustancia con el disolvente en el que se disuelve. Consideremos las reacciones que ocurren en disoluciones acuosas, llamadas reacciones de hidrlisis. La hidrlisis es la reaccin de una sustancia con el agua o sus iones. Una reaccin de hidrlisis muy comn es la de las sales y en particular, la combinacin de un anin de un cido dbil o catin de una base dbil con el H3O+ del agua para formar molculas del cido o base no ionizadas. (15)Producto de solubilidad En trminos generales se define como: la expresin del producto de solubilidad de un compuesto es el producto de las concentraciones de los iones que lo constituyen, cada una de ellas elevadas a una potencia que corresponde al nmero de iones en una unidad frmula del compuesto. Este enunciado es el Principio del Producto de Solubilidad. Las unidades de todos los productos de solubilidad son moles/litro elevados a las potencias adecuadas, pero suelen omitirse. (16)CONCLUCIONES

- Para el conocimiento de este tema debemos definir bien que es el equilibrio inico y todos los componentes que interviene en este equilibrio en las reacciones qumica.- Es importante conocer los compuestos que son considerados como electrolitos fuertes y electrolitos dbiles ya que es importante el conocimiento de estos compuestos para la mejor comprensin de este tema.

- Es importante conocer acerca del PH y el PoH de las soluciones ya que ser mucho mas fcil el manejo de los resultados sabiendo de estos temas BIBLIOGRAFA

(1) http://es.wikipedia.org/wiki/Equilibrio_i%C3%B3nico http://www.salonhogar.net/quimica/nomenclatura_quimica/Equilibrio_ionico.htm(2) http://es.wikipedia.org/wiki/Equilibrio_i%C3%B3nico

http://es.wikipedia.org/wiki/Electrolito(3) http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_fuerte(4) http://es.wikipedia.org/wiki/Base_fuerte(5) http://www.agronort.com/informacion/calidagua.html(6) http://es.wikipedia.org/wiki/%C3%81cido_d%C3%A9bil

(7) http://es.wikipedia.org/wiki/Base_(qu%C3%ADmica)(8) http://dta.utalca.cl/quimica/profesor/ursua/cap9/acidobase/acidobase.htm(9) http://dta.utalca.cl/quimica/profesor/ursua/cap9/acidobase/acidobase.htm(10) http://dta.utalca.cl/quimica/profesor/ursua/cap9/acidobase/acidobase.htm(11) http://dta.utalca.cl/quimica/profesor/ursua/cap9/acidobase/acidobase.htm(12) http://es.wikipedia.org/wiki/PH(13) http://es.wikipedia.org/wiki/POH http://es.wikipedia.org/wiki/PH(14) http://es.wikipedia.org/wiki/Efecto_ion_com%C3%BAn(15) http://dta.utalca.cl/quimica/profesor/ursua/cap9/acidobase/acidobase.htm(16) http://dta.utalca.cl/quimica/profesor/ursua/cap9/acidobase/acidobase.htm