2. 2
Contenidos (1)
1.- Características de ácidos y basees
2.- Evolución histórica del concepto de
ácido y base.
1.1. Teoría de Arrhenius. Limitaciones.
2.2. Teoría de Brönsted-Lowry.
2.3. Teoría de Lewis ()
3.- Equilibrio de ionización del agua.
Concepto de pH.
4.- Fuerza de ácidos y bases.
4.1. Ácidos y bases conjugadas.
4.2. Relación entre Ka y Kb.
4.3. Cálculos de concentraciones en equilibrio,
pH, constantes, grado de disociación
3. 3
Contenidos (2)
5.- Reacciones de hidrólisis de sales
(estudio cualitativo).
5.1. Sales procedentes de ácido fuerte y base débil.
5.2. Sales procedentes de ácido débil y base fuerte.
5.3. Sales procedentes de ácido débil y base débil.
5.4. Sales procedentes de ácido fuerte y base fuerte.
5.5. Calculo de concentraciones y pH. ()
6.- Disoluciones amortiguadoras. ()
7.- Indicadores de ácido-base. ()
8.- Valoraciones de ácido-base (volumetrías).
8.1. Neutralización (práctica de laboratorio).
4. 4
Características
ÁCIDOS: BASES:
Tienen sabor agrio. Tiene sabor amargo.
Son corrosivos para la Suaves al tacto pero
piel. corrosivos con la piel.
Enrojecen ciertos Dan color azul a ciertos
colorantes vegetales. colorantes vegetales.
Disuelven sustancias Precipitan sustancias
Atacan a los metales disueltas por ácidos.
desprendiendo H2. Disuelven grasas.
Pierden sus propiedades al Pierden sus propiedades al
reaccionar con bases. reaccionar con ácidos.
5. 5
Definición de Arrhenius
Publica en 1887 su teoría de
―disociación iónica”.
* Hay sustancias (electrolitos) que en disolución
se disocian en cationes y aniones.
ÁCIDO: Sustancia que en disolución
acuosa disocia cationes H+.
BASE: Sustancia que en disolución acuosa
disocia aniones OH–.
6. 6
Disociación
ÁCIDOS:
HA (en disolución acuosa) H+ + A–
Ejemplos:
* HCl (en disolución acuosa) H+ + Cl–
* H2SO4 (en disolución acuosa) 2H+ + SO42–
BASES:
BOH (en disolución acuosa) B + + OH–
Ejemplo:
* NaOH (en disolución acuosa) Na+ + OH–
7. 7
Neutralización
Se produce al reaccionar un ácido con una
base por formación de agua:
H+ + OH– — H2O
El anión que se disoció del ácido y el catión
que se disoció de la base quedan en
disolución inalterados (sal disociada):
NaOH +HCl — H2O + NaCl (Na+ + Cl–)
8. 8
Teoría de Brönsted-Lowry.
ÁCIDOS:
― Sustancia que en disolución cede H+ ‖.
BASES:
― Sustancia que en disolución acepta H+ ‖.
9. 9
Par Ácido/base conjugado
Siempre que una sustancia se comporta como
ácido (cede H+) hay otra que se comporta
como base (captura dichos H+).
Cuando un ácido pierde H+ se convierte en su
―base conjugada” y cuando una base captura
H+ se convierte en su ―ácido conjugado”.
– H+
ÁCIDO (HA) BASE CONJ. (A–)
+ H+
+ H+
BASE (B) ÁC. CONJ. (HB+)
– H+
10. 10
Ejemplo de par Ácido/base
conjugado
Disociación de un ácido:
HCl (g) + H2O (l) H3O+(aq) + Cl– (aq)
En este caso el H2O actúa como base y el
HCl al perder el H+ se transforma en Cl–
(base conjugada)
Disociación de una base:
NH3 (g) + H2O (l) NH4 (aq) + OH (aq)
+ –
En este caso el H2O actúa como ácido pues
cede H+ al NH3 que se transforma en NH4+
(ácido conjugado)
11. 11
Teoría de Lewis ()
ÁCIDOS:
―Sustancia que contiene al menos un átomo
capaz de aceptar un par de electrones y
formar un enlace covalente coordinado‖.
BASES:
―Sustancia que contiene al menos un átomo
capaz de aportar un par de electrones para
formar un enlace covalente coordinado‖.
12. 12
Teoría de Lewis (Ejemplos)
HCl (g) + H2O (l) H3O+(aq) + Cl– (aq)
En este caso el HCl es un ácido porque
contiene un átomo (de H) que al disociarse
y quedar como H+ va a aceptar un par de
electrones del H2O formando un enlace
covalente coordinado (H3O+).
NH3 (g) + H2O (l) NH4+ (aq) + OH– (aq)
En este caso el NH3 es una base porque
contiene un átomo (de N) capaz de aportar
un par de electrones en la formación del
enlace covalente coordinado (NH4+).
13. 13
Teoría de Lewis (cont.)
De esta manera, sustancias que no tienen
átomos de hidrógeno, como el AlCl3 pueden
actuar como ácidos:
AlCl3 + :NH3 Cl3Al:NH3
Cl H Cl H
| | | |
Cl–Al + : N–H Cl–Al N–H
| | | |
Cl H Cl H
14. 14
Equilibrio de ionización del agua.
La experiencia demuestra que el agua tiene una
pequeña conductividad eléctrica lo que indica que
está parcialmente disociado en iones:
2 H2O (l) H3O+(aq) + OH– (aq)
H3O+ · OH–
Kc = ——————
H2O 2
Como H2O es constante por tratarse de un
líquido, llamaremos Kw = Kc · H2O 2
Kw [H3O ]×[OH - ]
conocido como ―producto iónico del agua‖
15. 15
Concepto de pH.
El valor de dicho producto iónico del agua
es: KW (25ºC) = 10–14
En el caso del agua pura:
+ = OH– =
———–2
H3O 10–14 M = 10–7 M
Se denomina pH a:
pH log [H3 O ]
Y para el caso de agua pura, como
H3O+ =10–7 M:
pH = – log 10–7 = 7
16. 16
Tipos de disoluciones
Ácidas: H3O+ > 10–7 M pH < 7
Básicas: H3O+ < 10–7 M pH > 7
Neutras: H3O+ = 10–7 M pH = 7
En todos los casos: Kw = H3O+ · OH–
luego si H3O+ aumenta (disociación de un
ácido), entonces OH– debe disminuir para
que el producto de ambas concentraciones
continúe valiendo 10–14
17. 17
Gráfica de pH en sustancias
comunes
ÁCIDO BÁSICO
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Zumo de Leche Agua mar
limón Cerveza Sangre Amoniaco
Agua destilada
18. 18
Concepto de pOH.
A veces se usa este otro concepto, casi
idéntico al de pH:
pOH log [OH ]
Como Kw = H3O+ · OH– = 10–14
Aplicando logaritmos y cambiando el signo
tendríamos:
pH + pOH = 14
para una temperatura de 25ºC.
19. 19
Ejemplo: El pH de una disolución acuosa
es 12,6. ¿Cual será la OH– y el pOH a la
temperatura de 25ºC?
pH = – log H3O+ = 12,6, de donde se deduce
que: H3O+ = 10–pH = 10–12,6 M = 2,5 · 10–13 M
Como Kw = H3O+ · OH– = 10–14
entonces:
KW 10–14 M2
OH– = ——— = —————— = 0,04 M
H3O+ 2,5 · 10–13 M
pOH = – log OH– = – log 0,04 M = 1,4
Comprobamos como pH + pOH = 12,6 + 1,4 = 14
20. Problema de
Selectividad Ejercicio A: Una disolución de ácido sulfú- 20
(Marzo 97) rico tiene una densidad de 1,2 g/ml y una
riqueza del 20 % en peso. a) Calcule su
concentración expresada en moles/litro y en
gramos/litro. b) Calcule el pH de una disolución
preparada diluyendo mil veces la anterior.
a) ms ms
% masa = —— x 100 % = ——— x 100 %
mD VD x d
ms %xd 20 % x 1,2 g
C (g/L) = — = ——— = —————— = 240 g/L
VD 100 % 10–3 L x 100 %
ns ms / M C (g/L) 240 g/L
Molaridad = —— = ——— = ——— = ————
VD VD M 98 g/mol
Molaridad = 2,45 mol/L
b) pH = –log [H3O+] = –log (2 x 2,45x10–3 M)= 2,35
23. 23
Ejemplo: Justifica porqué el ión HCO3–
actúa como ácido frente al NaOH y como
base frente al HCl.
El NaOH proporciona OH– a la disolución:
NaOH (aq) Na+ (aq) + OH– (aq)
por lo que HCO3– + OH– CO32– + H2O
es decir, el ión HCO3– actúa como ácido.
El HCl proporciona H+ a la disolución:
HCl (aq) H+ (aq) + Cl– (aq)
por lo que HCO3– + H+ H2CO3 (CO2 + H2O)
es decir, el ión HCO3– actúa como base.
24. 24
Fuerza de ácidos.
En disoluciones acuosas diluidas ( H2O
constante) la fuerza de un ácido HA depende
de la constante de equilibrio:
HA(aq) + H2O(l) A– (aq) + H3O+(aq)
A– · H3O+ A– · H3O+
Kc = —————— Kc · H2O = ——————
HA · H2O HA
[ A ] [H3O ] constante de
KC [H2O] Ka disociación
[HA] (K acidez)
25. 25
Fuerza de ácidos (cont.).
Según el valor de Ka hablaremos de ácidos
fuertes o débiles:
Si Ka > 100 El ácido es fuerte y estará
disociado casi en su totalidad.
Si Ka < 1 El ácido es débil y estará sólo
parcialmente disociado.
Por ejemplo, el ácido acético (CH3–COOH)
es un ácido débil ya que su Ka = 1,8 · 10–5
26. 26
Ácidos polipróticos
Son aquellos que pueden ceder más de un H+.
Por ejemplo el H2CO3 es diprótico.
Existen pues, tantos equilibrios como H+
disocie:
H2CO3 + H2O HCO3– + H3O+
HCO3– + H2O CO32– + H3O+
HCO3– · H3O+ CO32– · H3O+
Ka1 = ———————— Ka2 = ———————
H2CO3 HCO3–
Ka1 = 4,5 · 10–7 Ka2 = 5,7· 10–11
La constantes sucesivas siempre van disminuyendo.
27. Ejemplo: Sabiendo que las constantes de 27
acidez del ácido fosfórico son: Ka1 = 7,5 x 10–3,
Ka2 = 6,2 x 10–8 y Ka3 = 2,2 x 10–13, calcular las
concentraciones de los iones H3O+, H2PO4–,
HPO42– y PO43– en una disolución de H3PO4
0,08 M.
Equilibrio 1: H3PO4 + H2O H2PO4– + H3O+
[ ]0 0,08 0 0
∆[ ] –x +x +x
∆[ ]eq 0,08 – x x x
[H2 PO4 ] [H3O ] x2
Ka1 7,5 10 3 M
[H3 PO4 ] 0,08 x
x = 0,021
[H2PO4 ] [H3O ] 0,021 M
28. 28
Equilibrio 2: H2PO4– + H2O HPO42– + H3O+
c. in.(mol/l): 0,021 0 0,021
c. eq.(mol/l): 0,021 – y y 0,021 + y
2
[HPO4 ] [H3O ] y (0,021 y ) 0,021y
Ka 2 6,2 10 8 M
[H2PO4 ] 0,021 y 0,021
y = 6,2 x 10–8 M
2
[HPO4 ] 6,2 10 8 M
Equilibrio 3: HPO42– + H2O PO43– + H3O+
c. in.(mol/l): 6,2 x 10–8 0 0,021
c. eq.(mol/l): 6,2 x 10–8– z z 0,021 + z
[H3 PO4 ] [H3O ] z (0,021 z) 0,021 z 13
Ka 2 2
2,2 10 M
[HPO4 ] 6,2 10 8 z 6,2 10 8
z = 6,5 x 10–19 M
3
[PO4 ] 6,5 10 19 M
29. 29
Fuerza de bases.
En disoluciones acuosas diluidas ( H2O
constante) la fuerza de una base BOH
depende de la constante de equilibrio:
B(aq) + H2O ( l ) BH+(aq) + OH–(aq)
BH+ x OH– BH+ x OH–
Kc = —————— Kc x H2O = ——————
B x H2O B
[BH ] [OH ]
KC [H2O] Kb (K basicidad)
[B]
30. 30
Fuerza de ácidos y bases
(pK)
Al igual que el pH se denomina pK a:
pKa= – log Ka ; pKb= – log Kb
Cuanto mayor es el valor de Ka o Kb
mayor es la fuerza del ácido o de la base.
Igualmente, cuanto mayor es el valor de pKa
o pKb menor es la fuerza del ácido o de la
base.
31. 31
Ejemplo: Determinar el pH y el pOH de
una disolución 0,2 M de NH3 sabiendo
que Kb (25ºC) = 1,8 · 10–5
Equilibrio: NH3(aq) + H2O(l) NH4 (aq) + OH (aq)
+ –
[ ]0 0,2 0 0
∆[ ] –x +x +x
∆[ ]eq 0,08 – x x x
NH4+ x OH– x2
Kb = ——————— = ——— = 1,8 x 10–5
NH3 0,2 – x
De donde se deduce que x = OH
– = 1,9 x 10–3 M
pOH = – log OH– = – log 1,9 x 10–3 = 2,72
pH = 14 – pOH = 14 – 2,72 = 11,28
32. 32
Relación entre Ka y Kb
conjugada
Equilibrio de disociación de un ácido:
HA + H2O A– + H3O+
Reacción de la base conjugada con el agua:
A– + H2O HA + OH–
A– x H3O+ HA x OH–
Ka = —————— ; Kb = ——————
HA A–
A– x H3O+ x HA x OH–
Ka x Kb = ———————————— = KW
HA x A–
33. 33
Relación entre Ka y Kb
conjugada (cont.).
En la práctica, esta relación (Ka x Kb = KW)
significa que:
Si un ácido es fuerte su base conjugada es
débil.
Si un ácido es débil su base conjugada es
fuerte.
A la constante del ácido o base conjugada
en la reacción con el agua se le suele llamar
constante de hidrólisis (Kh).
34. 34
Ejemplo: Calcular la Kb del KCN si sabemos
que la Ka del HCN vale 4,9 · 10–10 M.
El HCN es un ácido débil (constante muy
pequeña). Por tanto, su base conjugada, el
CN–, será una base relativamente fuerte. Su
reacción con el agua será:
CN– + H2O HCN + OH–
KW 10–14 M2
Kb = —— = —————— = 2,0 x 10–5 M
Ka 4,9 x 10–10 M
35. 35
Relación entre la constante
y el grado de disociación “ ”
En la disociación de un ácido o una base
2
[ A ] [H3O ] c c c
Ka
[HA] c (1- ) 1
Igualmente: c 2
Kb
1
En el caso de ácidos o bases muy débiles
(Ka/c o Kb/c < 10–4), se desprecia frente a
1 con lo que: Ka = c 2 (Kb = c 2 )
De donde:
Ka Kb
c c
36. Problema de
Selectividad Ejemplo: Una disolución de HBO2 10-2 M 36
(Marzo 98) tiene un de pH de 5,6. a) Razone si el ácido y su
base conjugada serán fuertes o débiles. b) Calcule
la constante de disociación del ácido (Ka). c) Cal-
cule, si es posible, la constante de basicidad del
ion borato (Kb). d) Si 100 ml de esta disolución de
HBO2 se mezclan con 100 ml de una disolución 10-
2 M de hidróxido sódico, ¿qué concentración de la
base conjugada se obtendrá?
a) [H3O+] = 10–pH = 10–5,6 = 2,51 x 10–6 M
=[H3O+]/c = 2,51 x 10–6 M/ 10-2 M = 2,51 x10–4
lo que significa que está disociado en un 0,025 %
luego se trata de un ácido débil. Su base
conjugada, BO2–, será pues, relativamente fuerte.
b) Ka = c x 2 = 10-2 M x(2,51 x 10–4)2 = 6,3 x 10–10
c) Kb = Kw/Ka = 10–14/ 6,3 x 10–10 = 1,58 x 10–5
d) Se neutralizan exactamente: [BO2–] = 5 x 10–3 M
37. Problema
Selectividad Ejercicio B: En un laboratorio se tienen dos
37
(Junio 98) matraces, uno conteniendo 15 ml de HCl cuya
concentración es 0,05 M y el otro 15 ml de ácido
etanoico (acético) de concentración 0,05 M
a) Calcule el pH de cada una de ellas. b) ¿Qué
cantidad de agua se deberá añadir a la más ácida
para que el pH de las dos disoluciones sea el
mismo? Dato: Ka (ácido etanoico) = 1,8 x 10-5
a) HCl es ácido fuerte luego está totalmente disociado,
por lo que [H3O+] = 0,05 M
pH = –log [H3O+] = –log 0,05 = 1,30
CH3COOH es ácido débil por lo que:
Ka 1,8 ·10-5 M
= —— = ————— = 0,019
c 0,05 M
[H3O+] = c = 0,05 M x 0,019 = 9,5 x 10-4 M
pH = –log [H3O+] = –log 9,5 x 10-4 = 3,0
38. Problema
Selectividad Ejercicio B: En un laboratorio se tienen dos38
(Junio 98) matraces, uno conteniendo 15 ml de HCl cuya
concentración es 0,05 M y el otro 15 ml de ácido
etanoico (acético) de concentración 0,05 M
a) Calcule el pH de cada una de ellas. b) ¿Qué
cantidad de agua se deberá añadir a la más ácida
para que el pH de las dos disoluciones sea el
mismo? Dato: Ka (ácido etanoico) = 1,8 x 10-5
b) n (H3O+) en HCl = V x Molaridad = 0,015 l x 0,05 M =
= 7,5 x 10-4 mol.
Para que el pH sea 3,0 [H3O+] = 10-3 M que será también
la [HCl] ya que está totalmente disociado.
El volumen en el que deberán estar disueltos estos moles es:
V = n/Molaridad = 7,5 x 10-4 mol/ 10-3 mol·l-1 = 0,75 litros
Luego habrá que añadir (0,75 – 0,015) litros = 735 ml
39. 39
Hidrólisis de sales
Es la reacción de los iones de una sal con el
agua.
Sólo es apreciable cuando estos iones
proceden de un ácido o una base débil:
Hidrólisis ácida (de un catión):
NH4+ + H2O NH3 + H3O+
Hidrólisis básica (de un anión):
CH3–COO– + H2O CH3–COOH + OH–
40. 40
Tipos de hidrólisis.
Según procedan el catión y el anión de un
ácido o una base fuerte o débil, las sales se
clasifican en:
Sales procedentes de ácido fuerte y base fuerte.
* Ejemplo: NaCl
Sales procedentes de ácido débil y base fuerte.
* Ejemplo: NaCN
Sales procedentes de ácido fuerte y base débil.
* Ejemplo: NH4Cl
Sales procedentes de ácido débil y base débil.
* Ejemplo: NH4CN
41. 41
Sales procedentes de ácido
fuerte y base fuerte.
Ejemplo: NaCl
NO SE PRODUCE HIDRÓLISIS ya que
tanto el Na+ que es un ácido muy débil
como el Cl– que es una base muy débil
apenas reaccionan con agua. Es decir los
equilibrios:
Na+ + 2 H2O NaOH + H3O+
Cl– + H2O HCl + OH–
están muy desplazado hacia la izquierda.
42. 42
Sales procedentes de ácido
débil y base fuerte.
Ejemplo: Na+CH3–COO–
SE PRODUCE HIDRÓLISIS BÁSICA
ya que el Na+ es un ácido muy débil y
apenas reacciona con agua, pero el
CH3–COO– es una base fuerte y si
reacciona con ésta de forma significativa:
CH3–COO– + H2O CH3–COOH + OH–
lo que provoca que el pH > 7 (dis. básica).
43. 43
Sales procedentes de ácido
fuerte y base débil.
Ejemplo: NH4Cl
SE PRODUCE HIDRÓLISIS ÁCIDA ya
que el NH4+ es un ácido relativamente
fuerte y reacciona con agua mientras que el
Cl– es una base débil y no lo hace de forma
significativa:
NH4+ + H2O NH3 + H3O+
lo que provoca que el pH < 7 (dis. ácida).
44. 44
Sales procedentes de ácido
débil y base débil.
Ejemplo: NH4CN
En este caso tanto el catión NH4+ como el
anión CN– se hidrolizan y la disolución será
ácida o básica según qué ion se hidrolice en
mayor grado.
Como Kb(CN–) = 2 · 10–5 M y
Ka(NH4+) = 5,6 · 10–10 M , en este caso, la
disolución es básica ya que Kb(CN–) es
mayor que Ka(NH4+)
45. 45
Ejemplo: Sabiendo que Ka (HCN) = 4,0 · 10–10
M, calcular el pH y el grado de hidrólisis de
una disolución acuosa de NaCN 0,01 M.
La reacción de hidrólisis será:
CN– + H2O HCN + OH–
HCN · OH– KW
Kh(CN–) = —————— = —————— =
CN– 4,0 · 10–10 M
1 · 10–14 M2
Kh(CN–) = —————— = 2,5 · 10–5 M
4,0 · 10–10 M
46. 46
Ejemplo: Sabiendo que Ka (HCN) = 4,0 · 10–10
M, calcular el pH y el grado de hidrólisis de
una disolución acuosa de NaCN 0,01 M.
CN– + H2O HCN + OH–
Conc inin. (M) 0,01 0 0
Conc equil. (M) 0,01(1– ) 0,01 0,01
HCN x OH– (0,01 )2 M2
2,5 · 10–5 M = —————— = ——————
CN– 0,01(1– ) M
Despreciando frente a 1, se obtiene que = 0,05
KW 10–14 M2
H3O+ = ——— = —————— = 2,0 x 10–11 M
OH– 0,01 M x 0,05
pH = – log H3O+ = – log 2,0 x 10–11 M = 10,7
47. Problema de 47
Selectividad Ejercicio C: Razone utilizando los
(Septiembre 98)
equilibrios correspondientes, si los pH de las
disoluciones que se relacionan seguidamente son
ácidos, básicos o neutros. a) Acetato potásico 0,01
M; b) Nitrato sódico 0,01 M; c) Sulfato amónico
0,01 M; d) Hidróxido de bario 0,01 M.
a) Acetato potásico: pH básico, ya que
CH3–COO– + H2O CH3–COOH + OH–
por ser el ác. acetico débil, mientras que el K+ no
reacciona con agua por ser el KOH base fuerte.
b) nitrato sódico: pH neutro, ya que ni el anión
NO3– ni el catión Na+ reaccionan con agua por
proceder el primero del HNO3 y del NaOH el
segundo, ambos electrolitos fuertes.
48. Problema de 48
Selectividad Ejercicio C: Razone utilizando los
(Septiembre 98)
equilibrios correspondientes, si los pH de las
disoluciones que se relacionan seguidamente son
ácidos, básicos o neutros. a) Acetato potásico 0,01
M; b) Nitrato sódico 0,01 M; c) Sulfato amónico
0,01 M; d) Hidróxido de bario 0,01 M.
c) Sulfato amónico: pH ácido, ya que
NH4+ + H2O NH3 + H3O+
por ser el amoniaco débil, mientras que el SO42– no
reacciona con agua por ser el H2SO4 ácido fuerte.
d) hidróxido de bario: pH básico pues se trata de una
base fuerte (los hidróxidos de los metales alcalinos
y alcalino-térreos son bases bastantes fuertes)
49. 49
Disoluciones
amortiguadoras (tampón)
Son capaces de mantener el pH después de
añadir pequeñas cantidades tanto de ácido
como de base. Están formadas por:
Disoluciones de ácido débil + sal de dicho
ácido débil con catión neutro:
* Ejemplo: ácido acético + acetato de sodio.
Disoluciones de base débil + sal de dicha
base débil con anión neutro:
* Ejemplo: amoniaco y cloruro de amonio.
51. 51
Ejemplo: Calcular el pH de una disolución
tampón formada por una concentración
0,2 M de ácido acético y 0,2 M de acetato
de sodio. Ka (CH3–COOH) = 1,8 · 10–5 M.
El acetato está totalmente disociado:
CH3–COONa CH3–COO– + Na+
El ácido acético se encuentra en equilibrio
con su base conjugada (acetato):
H2O + CH3–COOH CH3–COO– + H3O+
cin (M) 0,2 0,2 0
ceq (M) 0,2 – x 0,2 + x x
52. 52
Ejemplo: Calcular el pH de una disolución
tampón formada por una concentración
0,2 M de ácido acético y 0,2 M de acetato
de sodio. Ka (CH3–COOH) = 1,8 · 10–5 M
CH3–COO– · H3O+ (0,2+x) · x M2
1,8 · 10–5 M = ————————— = ——————
CH3–COOH (0,2 – x) M
De donde se deduce que:
x = H3O+ = 1,8 · 10–5 M
pH = – log H3O+ = 4,74
53. 55
Indicadores de pH
(ácido- base)
Son sustancias que cambian de color al
pasar de la forma ácida a la básica:
HIn + H2O In– + H3O+
forma ácida forma básica
El cambio de color se considera apreciable
cuando [HIn] > 10·[In–] o [HIn]< 1/10·[In–]
In– · H3O+ HIn
Ka = —————— H3O+ = Ka · ———
HIn In–
pH = pKa + log In– / HIn = pKa 1
54. 56
Algunos indicadores de pH
Color forma Color forma Zona de
Indicador
ácida básica viraje (pH)
Violeta de
Amarillo Violeta 0-2
metilo
Rojo Congo Azul Rojo 3-5
Rojo de
Rojo Amarillo 4-6
metilo
Tornasol Rojo Azul 6-8
Fenolftaleína Incoloro Rosa 8-10
55. 57
Valoraciones ácido-base
Valorar es medir la
concentración de un
determinado ácido o
base a partir del
análisis volumétrico
de la base o ácido
utilizado en la
reacción de
neutralización.
56. 58
Gráfica de valoración de
vinagre con NaOH
pH
12
10
8 Zona de viraje fenolftaleína
6
4
2
20 40 60 V NaOH(ml)
57. 59
Valoraciones ácido-base.
La neutralización de un ácido/base con una
base/ácido de concentración conocida se
consigue cuando n(OH–) = n(H3O+).
La reacción de neutralización puede
escribirse:
b HaA + a B(OH)b BaAb + a·b H2O
En realidad, la sal BaAb (aBb+ + bAa–) se
encuentra disociada, por lo que la única
reacción es: H3O+ + OH– 2 H 2O
n(ácido) x a = n(base) x b
58. Simulación 60
Valoraciones ácido-base
Vácido x [ácido] x a = Vbase x [base] x b
Todavía se usa mucho la concentración
expresada como Normalidad:
Normalidad = Molaridad x n (H u OH)
Vácido x Nácido = Vbase x Nbase
En el caso de sales procedentes de ácido o
base débiles debe utilizarse un indicador
que vire al pH de la sal resultante de la
neutralización.
59. 61
Ejemplo: 100 ml de una disolución de H2SO4
se neutralizan con 25 ml de una disolución
2 M de Al(OH)3 ¿Cuál será la [H2SO4]?
Vídeo 3 H2SO4 + 2 Al(OH)3 3SO42– +2Al3+ + 6 H2O
25 ml x 2 M x 3 = 100 ml x Mácido x 2
De donde:
25 ml x 2 M x 3
Mácido = ——————— = 0,75 M
100 ml x 2
[H2SO4] = 0,75 M
Vácido x Nácido = Vbas x Nbase (Nbase= 3 x Mbase)
100 ml x Nácido = 25 ml x 6 N
Nácido = 1,5 N Mácido= Nácido/2 = 0,75 M
60. 62
Ejemplo: 100 ml de una disolución de H2SO4
se neutralizan con 25 ml de una disolución
2 M de Al(OH)3 ¿Cuál será la [H2SO4]?
Podríamos haber calculado n(H2SO4) a
partir del cálculo estequiométrico, pues
conocemos
n(Al(OH)3 = V· M = 25 ml · 2 M = 50 mmoles
3 H2SO4 + 2 Al(OH)3 3SO42– +2Al3+ + 6 H2O
3 mol H2SO4 2 mol Al(OH)3
————— = ——————
n(H2SO4) 50 mmoles
n(H2SO4) = 75 mmol
n (H2SO4) 75 mmol
[H2SO4] = ————— = ———— = 0,75 M
V(H2SO4) 100 ml
61. Problema de
Selectividad Ejercicio D: Si 10,1 ml de vinagre han 63
(Septiembre 97) necesitado 50,5 ml de una base 0,2 N para su
neutralización. a) Cuál será la normalidad del
ácido en el vinagre; b) Suponiendo que su acidez
se debe al ácido acético (ácido etanoico). ¿Cuál
es el porcentaje en peso del ácido acético si la
densidad del vinagre es de 1,06 g/ml?
a) Vácido x Nácido = Vbase x Nbase
50,5 ml x 0,2 N
Nácido = —————— = 1 N Mácido = 1 M
10,1 ml
b) Supongamos que tenemos un litro de vinagre:
m(á. acético) = Molaridad x M x V =
= 1 mol/L x 60 g/mol x 1 L = 60 g
msoluto 60 g
% = ———— x 100 = ——— x 100 = 5,66 %
mdisolución 1060 g
