Problema del ácido fosfórico
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Problema del ácido fosfórico

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Problema del ácido fosfórico para los estudiantes del 1er semestre de Ingenería Agroindustrial de la UCLA-Venezuela

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Problema del ácido fosfórico Problema del ácido fosfórico Document Transcript

  • Unidad III. Ácidos polipróticos o polifuncionales. Autor: Prof. Jesús Rivero Lacruz - Magister en Enseñanza de la Química - Programa de Ingeniería Agroindustrial-UCLA. E- Mail- jesuspipo@yahoo.es Web: www.quimica1agroindustrial.es.tlProblema. Calcule las concentraciones de todas las especies presentes,en una disolución de ácido fosfórico (H3PO4) al 0,010M y el pH.A continuación se presentan las ionizaciones de ácido fosfórico (H3PO4)Primera ionización H   H PO       2   4   Ka 1   7,5x10  3H3PO4  H+ + H2 PO-4 H PO   3  4   (ión dihidrógeno fosfato)Segunda ionización H   HPO 2         4   K a2   6,2x10  8H2 PO-4  H+ + HPO42- H PO    2  4  (ión hidrógeno fosfato)Tercera ionización H   PO 3         4   -2 3- K a3   4,8 x10 13HPO4  H++ PO4 HPO 2     4   ( ión fosfato)Es decisivo que tú practiques las ionizaciones de los ácidospolipróticos y monopróticos, porque te serán de granutilidad, para poder resolver los problemas, y su aplicaciónen la asignatura de química analítica, del II semestre. Elaboración de la tabla de concentraciones de la primera ionización del H3PO4 Primera ionización H3PO4  H+ + H2 PO-4 Inicial 0,010M 0 0 Cambio -X +X +X Equilibrio 0,010-X X X H3PO4  H+ + H2 PO-4 El valor de Ka1 es 7,5x10-3 es un H   H PO   valor mayor que 10-4 por tal     2   4   Ka 1   7,5x10  3 H PO  3  4  motivo, NO se puede   desestimar la incógnita (X) que X X  7,5x10  3 0,010  X  resta (0,010-X), tal como     veníamos haciendo en los X2  7,5x10  3 problemas anteriores, así que 0,010  X      se deben realizar las operaciones netamente matemáticas, para determinar el valor de X. Unidad III. Ácidos polipróticos o polifuncionales. Autor: Prof. Jesús Rivero Lacruz - Magister en Enseñanza de la Química - Programa de Ingeniería Agroindustrial-UCLA - Mail- jesuspipo@yahoo.es Web: www.quimica1agroindustrial.es.tl
  • Unidad III. Ácidos polipróticos o polifuncionales. Autor: Prof. Jesús Rivero Lacruz - Magister en Enseñanza de la Química - Programa de Ingeniería Agroindustrial-UCLA. E- Mail- jesuspipo@yahoo.es Web: www.quimica1agroindustrial.es.tlX2=7,5x10-3(0,01-X)X2=7,5x10-5 -7,5x10-3XX2 +7,5x10-3X -7,5x10-5=0X2 +7,5x10-3X-7,5x10-5=0 para obtener el valor deX se necesita aplicar la ecuación de 2do grado.a=1 b=7,5x10-3 c= -7,5x10-5 sustituimos enecuación de 2do grado.  7,5x10 3  (7,5x10 3 )2  4(1x7,5x10 5 )X  5,65 x10 3 2(1)y nos queda un valor positivo que es X= 5,65x10-3 ≈5,7x10-3 M.Ahora a las formulas de la fila 3, sustituimos el valor de X que es 5,7x10-3M.H3PO4 =0,010-X= 0,10-5,7x10 -3 = 4,3x10-3 H+ = X= 5,7x10 -3 H2 PO-= 5,7x10 -3Estos valores de concentraciones de la 1era ionización, se emplearán en laelaboración de la tabla, de la 2da ionización.Elaboración de la tabla de concentraciones, de la segunda ionización del H2 PO-4 Segunda ionización H2 PO-4  H+ + HPO42- Inicial 5,7x10 -3 5,7x10 -3 0 Cambio -y +y +y Equilibrio 5,7x10 -3- y 5,7x10 -3 + y y Usamos la letra “y” como incógnita para diferenciarla de la “X” de 1era ionización H2 PO-4  H+ + HPO42- H   HPO 2      4  y 5,7x10 3  y       K a2   6,2x10  8    6,2x10 8 H PO   5,7x10 3  y   2  4     Se puede apreciar que el valor de Ka2 de 6,2x10-8 es muy pequeña, si lacomparamos con 10-4 por tal motivo, se puede desestimar la incógnitas (y) quesuman y restan, en la constante de equilibrio Ka2 H2 PO-4 (5,7x10 -3- y) y H+(5,7x10 -3- y)Unidad III. Ácidos polipróticos o polifuncionales. Autor: Prof. Jesús Rivero Lacruz - Magister en Enseñanza de la Química - Programa de Ingeniería Agroindustrial-UCLA - Mail- jesuspipo@yahoo.es Web: www.quimica1agroindustrial.es.tl
  • Unidad III. Ácidos polipróticos o polifuncionales. Autor: Prof. Jesús Rivero Lacruz - Magister en Enseñanza de la Química - Programa de Ingeniería Agroindustrial-UCLA. E- Mail- jesuspipo@yahoo.es Web: www.quimica1agroindustrial.es.tl y 5,7x10 3       6,2x10 8  3  5,7x10  Por lo tanto “y” = 6,2x10-8     El valor de [H2 PO-4 ]= 6,2x10-8 [H+ ]= 6,2x10-8 [H PO2-4]= 6,2x10-8Estos valores de concentraciones de la 2da ionización, se emplearán en laelaboración de la tabla de la 3era ionización. Elaboración de la tabla de concentraciones de la tercera ionización del HPO2-4 -2 3- Tercera ionización HPO4  H+ + PO4 Inicial 6,2x10-8 6,2x10-8 0 Cambio -z +z +z Equilibrio 6,2x10-8- z 6,2x10-8+ z z Usamos la letra “z” como incógnita , para diferenciarla de la “y” de 2da ionización H   PO 3   Z 6,2x10 8  Z        4       K a3   4,8 x10 13  4,8x10 13 HPO 2   6,2x10  8  Z    4      Se puede apreciar que el valor de Ka3 de 4,8x10-13 es muy pequeño, si lo -4comparamos con 10 por tal motivo, se puede desestimar la incógnitas (z), quesuman y restan en la constante de equilibrio Ka3 como a HPO-24 (6,2x10-8- z) ya H+ (6,2x10-8+ z)Z 6,2x10 8       4,8x10 136,2x10  8    Por lo tanto “Z” = 4,8x10-8El valor de [HPO2-4 ]= 4,8x10-8 [H+ ]= 4,8x10-8 [PO3-4]= 4,8x10-8Para calcular el pH de esta disolución de acido fosfórico, se utiliza laconcentración en equilibrio de [H+] eq la primera ionización, es 5,7x10-3M,entonces se sustituye en la fórmula de pH-log [5,7x10-3]= 2,24Resultados: [H3PO4 ]= 4,3x10-3 [HPO2-4 ]= 4,8x10-8 [PO3-4]= 4,8x10-8 pH 2,24Unidad III. Ácidos polipróticos o polifuncionales. Autor: Prof. Jesús Rivero Lacruz - Magister en Enseñanza de la Química - Programa de Ingeniería Agroindustrial-UCLA - Mail- jesuspipo@yahoo.es Web: www.quimica1agroindustrial.es.tl
  • Unidad III. Ácidos polipróticos o polifuncionales. Autor: Prof. Jesús Rivero Lacruz - Magister en Enseñanza de la Química - Programa de Ingeniería Agroindustrial-UCLA. E- Mail- jesuspipo@yahoo.es Web: www.quimica1agroindustrial.es.tlEsta tabla resume, nos muestra como el valor de la incógnita (x), de la 1eraionización se usaba para elaborar la tabla de concentración de la segundaionización, y el valor (y) se usaban para elaborar la tabla de concentración de latercera ionización. Primera ionización H2 PO-4  H+ + HPO42- Inicial 0,100 0 0 Cambio -X +X +X Equilibrio 0,100-X=4,3x10-3 X=5,7x10 -3 X=5,7x10 -3 Segunda H2 PO-4  H+ + HPO42- ionización Inicial 5,7x10 -3 5,7x10 -3 0 Cambio -y +y +y Equilibrio 5,7x10 -3 - y 5,7x10 -3 + y y= 6,2x10-8 Tercera ionización HPO4-2  H+ + PO43- Inicial 6,2x10-8 6,2x10-8 0 Cambio -z +z +z Equilibrio 6,2x10-8- z 6,2x10-8+ z 4,8x10-8Unidad III. Ácidos polipróticos o polifuncionales. Autor: Prof. Jesús Rivero Lacruz - Magister en Enseñanza de la Química - Programa de Ingeniería Agroindustrial-UCLA - Mail- jesuspipo@yahoo.es Web: www.quimica1agroindustrial.es.tl