ejercicios de soluciones tampon




Ejercicos de soluciones tampon




E-01 - La constante de ionización del hidróxido amónico a 25ºC es 1,8.10 - 5 . Calcular:
a) El pH de una disolución acuosa 0,02 M de hidróxido de amonio
b) El pH de otra disolución que contiene 0,535 g de cloruro de amonio en 500 mL de agua
c) Justificar brevemente los resultados obtenidos en el apartado b) y explicar, asimismo las posiblesdiferencias con a)

RESOLUCIÓN

a) El hidróxido de amonio es una base débil, y por tanto está parcialmente disociada, de acuerdo con el equilibrio:


NH 4

+ OH


La constante de disociación es:



Siendo X = nº de moles/litro de NH 4 OH disociadas que, de acuerdo con la estequiometría del equilibrio, son
+ -

también el nº de mol/litro formadas de NH 4
y también de OH .


Portanto, tenemos que: donde, dado que el valor de la constante de disociación es muy

pequeño, resulta que o,o2 >> x, por lo que podemos despreciar esta x en el denominador, y esta expresión nos queda: ; x = 6.10 - 4 y de ahí pOH = - lg[OH - ] ; pOH = - lg
6.10 - 4 = 3,22 ; pH = 14 - pOH = 14 - 3,22 ; pH = 10,78

b) El cloruro de amonio es una sal procedente de un ácido fuerte (H Cl) y de unabase débil (NH 4 OH) por lo que
+

al disolverse y disociarse en agua, los iones NH 4
-
reaccionarán prácticamente todos pues es una base débil

con los iones hidróxido (OH ) procedentes de la disociación del agua para formar el NH 4 OH, por lo que en
la disolución quedará un exceso de iones hidronio (H + ó H O + ) también procedentes de la disociación del
aguay por lo tanto setratará de una disolución ácida, como corresponde a la disolución de una sal formada por la reacción entre un ácido fuerte (H Cl) y una base débil (NH 4 OH). La reacción de hidrólisis que tiene lugar es:

- + - + - +

NH 4 Cl + H 2 O Cl + NH 4
+ OH + H Cl + NH 4 OH + H



La constante de esta reacción de hidrólisis es: y su expresión, obtenida teniendo


en cuenta la reacción dehidrólisis anterior, es: donde las concentraciones de las especies

NH OH y H + son iguales ya que al disociarse una molécula de agua se forma un H + y un OH - el cual se combina con el ion amonio, por otra parte, dado que el cloruro de amonio es un electrolito fuerte, la
+

concentración inicial del ion amonio (NH 4
) es igual a la inicial de la sal:


Así, nos quedará:



NH 4 +H
;

x 2 + 5,55.10 - 10.x -1,11.10 - 11= 0
x = 3,33.10 - 6 = 10 - 5,47


por lo que como pH = -lg [H + ] = - lg 10 - 5,47 ; pH = 5,47

E-02 -Calcular el pH de la solución resultante al añadir 4 g de NaF a 250 mL de HF 0,25 M. DATOS: Ka para el HF = 6,8.10 - 4 . Pesos atómicos: Na: 22,98 ; F = 18,99


RESOLUCIÓN

Al disolver una sal de un ácido débil, como es el HF, conjuntamentecon el ácido, se forma una disolución amortiguadora o disolución tampón.

La concentración de la sal es: M = = 0,38 Molar en NaF

Cuando esta sal, que es un electrolito fuerte, se disuelve en agua, se disocia completamente, por lo que de

la estequiometría de esta disociación: NaF Na +
+ F - deducimos que la concentración de iones

fluoruro ( F - ) procedentes de la disociación de lasal es igual a la concentración de ésta:[F - ] = 0,38 M

Pero en esta disolución coexisten dos compuestos que se disocian y cuyas disociaciones son


NaF Na +
HF H +
+ F -
+ F -
La cual está completamente disociada
La cual está muy poco disociada por ser un ácido débil

Por tanto, las concentraciones de las diferentes especies en el equilibrio son:
- - - - - - -

[F ] TOTAL = [F ]SAL
+ [F ] ACIDO y como [F ] SAL
>> [F ] ACIDO ==> [F ] TOTAL = [F ] SAL = 0,38 M


[HF] FINAL = [HF] ÁCIDO = 0,25 M, pues está muy poco disociado

Así, al aplicarle la expresión que nos da la Ka para la disociación de este ácido débil:


HF H +
+ F - ; Ka = ===> 6,8.10 - 4 = al despejar [H + ], nos



quedará: [H + ] = 4,47.10 - 4
Y por tanto el pH = - lg [H + ] = -...