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ACIDOS , BASES Y ELECTROLITOS. Semana Número 12 Nota: diapositivas con imágenes finamente proporcionadas por la Licda: Lilian Guzmán Melgar. ACIDOS Y BASES. ACIDO. BASE. Tiene un sabor amargo y sensación jabonosa en la piel. Ejemplo;: antiácidos, limpiavidrios, jabón. - PowerPoint PPT Presentation
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ACIDOS , BASES Y ACIDOS , BASES Y ELECTROLITOSELECTROLITOS
Semana Número 12Nota: diapositivas con imágenes
finamente proporcionadas por la Licda: Lilian Guzmán Melgar
ACIDOS Y BASESACIDOS Y BASESACIDOACIDO
Tiene sabor agrio y Tiene sabor agrio y pueden producir sensación pueden producir sensación
de picazón en la piel. Su de picazón en la piel. Su nombre vienedel latin nombre vienedel latin
acidus = agrioacidus = agrio
Ej. Jugo de limón, vinagre, Ej. Jugo de limón, vinagre, aguas gaseosasaguas gaseosas
BASEBASE
Tiene un sabor amargo y Tiene un sabor amargo y sensación jabonosa en la sensación jabonosa en la
piel.piel.
Ejemplo;: antiácidos, Ejemplo;: antiácidos, limpiavidrios, jabón.limpiavidrios, jabón.
22
33
Definiciones : Definiciones : ARRHENIUSARRHENIUS
ACIDO :ACIDO :Sustancia que Sustancia que produceproduce iones iones hidrogeno (Hhidrogeno (H++) ) cuando se disocia, cuando se disocia, en agua.en agua. El HEl H++ es un protón que en solución acuosa se hidrata y se es un protón que en solución acuosa se hidrata y se convierte en ión Hidronio (Hconvierte en ión Hidronio (H33OO++) .) . HH++ + + HH22OO → → HH33OO++
Ej : HCl , HNOEj : HCl , HNO3 ,, 3 ,, HH22SOSO44 , H , H22COCO33
HCl + HHCl + H22O O → H → H 33OO++(ac) (ac) + Cl + Cl - -
(ac) (ac)
HCl + HHCl + H22O O H+ + Cl H+ + Cl --
BASEBASE Sustancias que liberan, iones Sustancias que liberan, iones hidróxido (OH-), al hidróxido (OH-), al disociarse disociarse en agua. en agua. Ejemplo : NaOH, KOH, Ba(OH)2 Ejemplo : NaOH, KOH, Ba(OH)2 NaOH + H2O → Na+ + OH-NaOH + H2O → Na+ + OH-
44
Definiciones :BRONSTED-LOWRYDefiniciones :BRONSTED-LOWRY
ACIDO:ACIDO:Sustancia que Sustancia que donadona un protón , un protón , (ion (ion HH++)) a otra sustancia.a otra sustancia.
BASE: Sustancia que acepta un protónBASE: Sustancia que acepta un protón
HCl + NHHCl + NH33 → NH → NH44++ + Cl + Cl--
ACIDO BASE ACIDO BASE
Note el HCl dona un protón al NH3, el cual lo aceptaNote el HCl dona un protón al NH3, el cual lo acepta
55
LEWISLEWIS
ACIDO :ACIDO :Sustancia que puede Sustancia que puede aceptar un par de electrones.aceptar un par de electrones.
BASE: BASE: Sustancia que puede Sustancia que puede ceder un par de electronesceder un par de electrones..
acido Base
acido
En el ejemplo de abajo, el NH3 es la base porque aporta el par de electrones y el BF3 es él ácido por que los acepta
Tabla comparativa de las diferentes Tabla comparativa de las diferentes definiciones de ácido y base.definiciones de ácido y base.
CARACTERISTICAS ACIDOS BASES
ARRHENIUS Libera H+ Libera OH-
BRONSTED & LOWRY DONA H+ ACEPTA H+
LEWIS ACEPTA UN PAR DE ELECTRONES
DONA UN PAR DE ELECTRONES
ELECTROLITOS SI SI
SABOR AGRIO AMARGO
SENSACIÓN Causa picazón JABONOSO, RESBALADIZO
TORNASOL (PAPEL PH) ROJO AZUL
FENOLFTALEINA SIN COLOR FUCSIA
NEUTRALIZACIÓN, NEUTRALIZA BASES NEUTRALIZA ACIDOS
66
77
IONIZACIONIONIZACIONProceso mediante el cual una sustancia Proceso mediante el cual una sustancia se disocia en sus iones respectivos. La se disocia en sus iones respectivos. La ionización puede ser reversible ó ionización puede ser reversible ó irreversibleirreversible
Ejemplo ( ácidos, bases y sales) :Ejemplo ( ácidos, bases y sales) : HCl HCl → H→ H+ + + Cl+ Cl--
KOH KOH → K→ K + + + OH+ OH--
CHCH33COOH ⇄ CHCOOH ⇄ CH33COOCOO-- + H + H++
NHNH33 ⇄ NH⇄ NH44 ++ + OH + OH--
CaClCaCl2 2 Ca Ca +2+2 + 2 Cl + 2 Cl --
88
ELECTROLITOSELECTROLITOSSustancia que en solución acuosa esta Sustancia que en solución acuosa esta disociada en iones y conduce la electricidad.disociada en iones y conduce la electricidad.
FUERTE DEBIL Se disocian al 100%. Buen conductor de la
electricidad La reacción de ionización
ocurre en un solo sentido (irreversible).
KOH → K+ + OH-
H NO3 → H++ NO3 -
Se disocian en un pequeño %. Conduce poco la electricidad. Su reacción de ionización es
reversible y poseen Ka si son ácidos ó Kb si son bases.
C6H5COOH ⇄ H+ + C6H5 COO-
NH3 + H2O ⇄ NH4+ + OH-
Visualización de electrolitos, a través de Visualización de electrolitos, a través de introducir un aparato en el cual se enciende introducir un aparato en el cual se enciende
una bombilla al conducir la electricidaduna bombilla al conducir la electricidadFUERTESFUERTES DEBILESDEBILES
99
1010
NO ELECTROLITONO ELECTROLITO
Sustancias que en estado líquido, Sustancias que en estado líquido, en solución o fundidos en solución o fundidos NONO conducen la conducen la electricidad. ( En éste caso no se enciende electricidad. ( En éste caso no se enciende la bombilla)la bombilla)
Ej : AceiteEj : Aceite•AlcoholAlcohol•GasolinaGasolina•AzúcarAzúcar
azúcar
azúcar
azúcar
azúcar
1111
IONIZACION DEL AGUAIONIZACION DEL AGUA
El agua es mala conductora de electricidad, El agua es mala conductora de electricidad, cuando se halla en forma pura, debido a cuando se halla en forma pura, debido a que se ioniza muy poco.que se ioniza muy poco.
HH22O + HO + H22O O ⇄⇄ H H33OO++ + OH + OH--
A 25°C, en el agua pura: la [ HA 25°C, en el agua pura: la [ H++ ] = [OH ] = [OH--] y ] y tiene el siguiente valor.tiene el siguiente valor.[H[H++] = 0.00000010 = 1 x 10 ] = 0.00000010 = 1 x 10 -7 -7 M M
[OH[OH--] = 0.00000010 = 1 x 10 ] = 0.00000010 = 1 x 10 –– 7 7 MM
1212
Constante de Producto Iónico Constante de Producto Iónico del agua (Kw)del agua (Kw)
Kw = [HKw = [H++] [OH] [OH--]]
Kw = [1.0 x 10 Kw = [1.0 x 10 -7 -7 ] [1x10 ] [1x10 - 7- 7]]
Kw = 1.0 x10 Kw = 1.0 x10 -14-14
KKHH22OO = 1.0 x10 = 1.0 x10 -14-14
1313
¿Cómo influye la adición de un ácido (H¿Cómo influye la adición de un ácido (H++)y de una )y de una base ( OHbase ( OH--) al agua o soluciones acuosas, en ) al agua o soluciones acuosas, en
las concentraciones de iones hidrógeno e las concentraciones de iones hidrógeno e hidroxilo ?hidroxilo ?
Si ↑[ H+ ] [OH-] ↓ hasta que [ H+] [OH-] = 1.0x10 -14
Si ↑[OH -] [H+ ] ↓ hasta que [H+] [OH-] = 1.0x10 -14
1414
En soluciones AcidasAcidas: [H+] >1.0x10 -7
En soluciones AlcalinasAlcalinas:[H+] < 1.0x10 -7
En soluciones Neutras: Neutras: [H+] es igual a 1.0x10 -7
Ej: Una muestra de bilis tiene una [OH-] de
1.0 x10 -5 ¿Cuál es la [H+] ?.
Se usa Kw y se despeja [H+]
Kw [H+] [OH-] = 1 x 10 -14 [ H + ] = 1x 10 -14 / [ OH - ]
[ H + ] = 1 x 10 -14 / 10 x 10 -5 [ H + ] = 1 x 10 -9
1515
ACIDOS Y BASES FUERTES ACIDOS Y BASES FUERTES ACIDOS FUERTES:ACIDOS FUERTES: Son aquellos que se ionizan totalmente en Son aquellos que se ionizan totalmente en
agua(100%) . Tiene una ionización irreversible. agua(100%) . Tiene una ionización irreversible. Ejemplo :Ejemplo :
HClHCl Ácido ClorhídricoÁcido Clorhídrico
HBrHBr Ácido BromhídricoÁcido Bromhídrico
HIHI Ácido YodhídricoÁcido Yodhídrico
HH22SOSO44 Ácido sulfúricoÁcido sulfúrico
HNOHNO33 Ácido NítricoÁcido Nítrico
HClOHClO44 Ácido PerclóricoÁcido Perclórico
1616
ÁCIDOS DÉBILESÁCIDOS DÉBILES Se ionizan en pequeña proporción.Se ionizan en pequeña proporción. Tienen una ionización reversible Tienen una ionización reversible Poseen una constante de ionización (Ka)Poseen una constante de ionización (Ka)
HCHC22HH33OO22 ⇄⇄ H H++ + C + C22HH33OO22--
Ka= Ka= [H[H++] [C] [C22HH33OO22--]]
[HC[HC22HH33OO22] ]
HCOOH Ácido Fórmico C3H5(COOH)3 Ácido Cítrico
H2CO3 Ácido carbónico CH3CHOHCOOH Ácido láctico
1717
BASE FUERTEBASE FUERTE Se ionizan totalmente en agua, (100%)Se ionizan totalmente en agua, (100%) Tiene una ionización irreversibleTiene una ionización irreversible
NaOH Hidróxido de Sodio
KOH Hidróxido de Potasio
1818
BASE DEBILBASE DEBIL Se ionizan parcialmente en agua Se ionizan parcialmente en agua Tienen una ionización reversibleTienen una ionización reversible Poseen una constante de ionización (Kb).Poseen una constante de ionización (Kb).
NHNH44OH OH ⇄ ⇄ NHNH44+ + + OH+ OH--
Kb Kb = [ NH= [ NH44++] [OH] [OH--]]
[NH[NH44OH]OH]
Mg(OH)2 Hidróxido de Magnesio
NH3 Amoniaco
1919
pHpH
El pH es la medida de la concentración de iones hidronio [H3O+ ] ó [ H+] en una solución. Y se calcula:
Ejemplo Calcule el pH de una solución que posee [ H + ] =0. 00065
pH = -log 6.5 x 10 – 4 = 3.18
pH = - log [H+]
2020
1 2 3 4 5 6 8 9 10 11 12 13 14
7
NEUTRO
MAS BASICOMAS ACIDO
El agua pura tiene una [HEl agua pura tiene una [H++] = 1x10 ] = 1x10 -7-7 y un pH 7. y un pH 7. Toda solución Toda solución neutraneutra tiene un pH 7 tiene un pH 7 Toda solución Toda solución ácidaácida tiene un pH tiene un pH menormenor 7 7
Toda solución Toda solución básicabásica tiene un pH tiene un pH mayormayor 7 7
2222
pOHpOH
Es la medida de la concentración de iones hidroxilo Es la medida de la concentración de iones hidroxilo [OH[OH--]en una solución:]en una solución:
pH + pOH = 14pH + pOH = 14 pH = 14-pOH y pOH = 14-pH pH = 14-pOH y pOH = 14-pH
Eiemplo, si el pH de una solución es 3.2. Cual es el valor de Eiemplo, si el pH de una solución es 3.2. Cual es el valor de el pOH.?el pOH.?
Resp: pH + pOH = 14 Resp: pH + pOH = 14 pOH = 14 – pH pOH = 14 – pHpOH = 14 – 3.2 = 10.8pOH = 14 – 3.2 = 10.8
Ej: Si [OH-] en una solución es 0.05, cuál será el valor del Ej: Si [OH-] en una solución es 0.05, cuál será el valor del pOH. Resp: pOH pOH. Resp: pOH
= -log [ OH-] = -log [ OH-] pOH = -log 0.05 pOH = -log 0.05= 1.30= 1.30
pOH = - log [OH-]
Calculo del valor de [H +] y [OH-] a partir de valores de pH
Use las siguientes fórmulas: [H+] = 10 – pH y [OH -] = 10 - pOH
Ej: Calcule [H+] de una solución cuyo pH es 3.7. Resp: [H+] = 10 -pH = 10 – 3.7 = 0.000199 ó sea
[H +] =1.99 x 10 -4 Ej. Calcule [OH -] si el pOH de una solución es 2.8 Resp: [OH - ] = 10 -pOH = 10 -2.8 = 0.00158 = 1.58 x 10 -3
Procedimiento para calcular pH de ácidos fuertes
Los ácidos fuertes como son la mayoría de hidrácidos y oxácidos monopróticos ( los que poseen un solo hidrógeno : HCl , HNO3, etc ), se ionizan casi en un 100 %, por lo tanto la [ H + ] es igual a la concentración molar del ácido.
EJ # 1 : cual es el pH de una solución de HCl 0.066 M Se considera que la [ H + ] es igual a la [ ácido ] Resp: pH = - log [H + ] pH = - log 0.066 pH = 1.18 Ej: Calcule el pH de una solución de HNO3 0.0035 M
Procedimiento para calcular el pH de bases fuertes
La mayoría de Hidróxidos que poseen un solo radical OH, son bases fuertes , se ionizan casi en un 100 %, por eso la [ OH - ] es
igual a la Molaridad de la base. Ej: Calcule el pH de una solución de NaOH 0.024 M Considere que [OH -] es igual a la [ NaOH ] [ OH -] = 0.024 Resuelva,calculando pOH = -log 0.024 = 1.62, ahora aplique pH + pOH = 14 pH = 14 – pOH
pH = 14 – 1.62 pH = 12.38 . También puede resolverlo aplicando
K w = [ H + ] [ OH -] = 1.0 x 10 – 14, despejar [ H +] [H +] = 1x 10 -14 / [OH] [ H + ] = 1x 10-14 /0.024 = 4.16 x 10 -13
Entonces pH = -log [H +] pH = – log 4.16 x 10 -13
pH = 12.38 Note en ambos procedimientos se llega a la misma respuesta
2626
Resuelve los siguientes ejerciciosResuelve los siguientes ejercicios
Calcular el pH de las sigs, soluciones:Calcular el pH de las sigs, soluciones:
1)1) [H+] = 2.5 x 10 [H+] = 2.5 x 10 -5 -5 4) pOH = 4.24) pOH = 4.2
2)2) NaOH 0.020 M 5) HCl 0.50 MNaOH 0.020 M 5) HCl 0.50 M
3)3) [OH[OH--] = 2.0 x10 ] = 2.0 x10 -8 -8 6) NaOH 0.28M 6) NaOH 0.28M
Calcule la [HCalcule la [H++] y [OH] y [OH--] en soluciones con :] en soluciones con :
7) pH= 5.5 8) pOH = 4 9) pH = 1.87) pH= 5.5 8) pOH = 4 9) pH = 1.8
Expresión de Ka para ácidos débiles y
Kb para bases débiles. Considere el siguiente ácido débil. CH3COOH + H2O * CH3COO - + H + Ka = [CH3COO - ] [ H + ] [ CH3COOH ] Considere la siguiente base débil CH3NH2 + H2O * CH3NH3 + + OH –
Kb = [ CH3NH3 + ] [ OH -]
[ CH3NH2]
* Note no se toma en cuenta la [ H2O] en la Ka y Kb, los productos van en el numerador y el reactivo en el denominador.
2828
% de Ionización en ácidos y bases débiles% de Ionización en ácidos y bases débiles,, como como éstos se ionizan en pequeño porcentaje, se éstos se ionizan en pequeño porcentaje, se
calcula el % de ionización de la siguiente maneracalcula el % de ionización de la siguiente manera
Ácidos Ácidos ::
BasesBases::
% de ionización= [H+] x 100 [ácido]
% de Ionización = [OH-] x 100[base ]
Calcule la [H+], el pH y el % de ionización en una solución 0.3M de
ácido acético ( CH3COOH) con Ka=1.8 x 10 -5.
Resolución:CH3COOH CH3COO- + H+
x xComo NO conocemos el % de ionización, le asignamos el valor de X a cada
una de las especies ionizadas. Entonces
Ka = [CH3COO-] [H+] 1.8 x 10-5 = (x)(x) l.8x10-5 = X2
[CH3COOH ] 0.3 0.3
X 2 = 1.8 x 10 -5 (0.3) X =√ 5.4 x 10 -6 x = 2.32 x 10 -3
Como X = [H+] [H+] = 2.32 x 10 -3
pH = -log [H+] = -log 2.32x10-3 = 2.63 pH = 2.63. También podemos calcular el % de ionización de la sig. Manera:
% ionización = [H+] x100 % ionización = 2.32 x 10 -3 x100 [CH3COOH] 0.3
= 0.77 %
Ejemplo de cómo calcular Ka y pH a partir de el % de ionización.
Calcule Ka y el pH de una solución 0.25 M de ácido fórmico HCOOH si se ioniza en un 6 %.
Resolución a- Escriba reacción de ionización del ácido fórmico:
HCOOH HCOO - + H +
Las concentraciones son [ HCOOH] = 0.25 ( valor ya dado en el problema)
[ HCOO - ] = 6 x 0.25 /100 = 1.5 x 10 - 2 [H+ ] = 6 x 0.25 / 100 = 1.5 x 10 -2
Ka = [ HCOO - ] [ H + ] Ka = (1.5 x 10 -2) ( 1.5 x 10 -2] [ HCOOH ] ( 0.25 ) Ka = 2.25 x 10 – 4
pH = - log [ H + ] pH = - log 1.5 x 10 - 2 = 1.82
3131
EJERCICIOSEJERCICIOS
1)Para una solución de ácido acético (HC2H3O2) 0.10 M calcular : El % de ionización del ácido acético si la constante de ionización (Ka) del ácido es 1.8x10-5 .
HC2H3O2 ⇄ H+ + C2H3O2-
2) Calcule el pH y % de ionización de una solución de anilina 0.05 M, Kb = 4.5x10-10.
C6H5NH2 ⇄ C6H5NH3+ + OH-
3) ¿Cuál es la Ka y el pH de una solución de Acido fluorhídrico (HF) 0.3 M ionizada un 3.2%?
HF ⇄ H+ + F-
3232