Evaluación Química Analítica

Segundo Examen Parcial de Quimica Analitica I (1402)
Tema: Reacciones acido-base.
Profesor: Gustavo Gomez Sosa. Grupo 13. Semestre 2010-1
RESUELTO

1.

Una receta para preparar una bebida de cola atribuida a John Stith Pemberton (1831–1888), que encontro como
parte de una herencia en un libro antiguo que pertenecio a su bisabuelo, involucra los siguientes ingredientes y
cantidades (conconversiones al sistema internacional):

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3 oz (85 g) de acido citrico puro.
1 oz (28 g) de citrato de cafeina.
1 US qt (946 mL) de jugo de limon.
2.5 US gal (9.5 L) de agua.
2.5 oz (71 g) de una mezcla de saborizantes.
30 lb (14 kg) de azucar.
“Suficiente cantidad” de caramelo, esencia de vainilla y esencia de hoja de coca.
En la receta solamente se dan las siguientes instrucciones: “Mezcleel acido, el citrato de cafeina y el jugo de limon
en un recipiente con 1 US qt (946 mL) de agua hervida y deje reposar durante 24 horas. Despues de ese tiempo,
mezcle los saborizantes, el azucar, la mezcla antes preparada y los 2.5 gal de agua y revuelva”. No se especifica el
orden en que se mezclan los ingredientes, ya que en las recetas de la epoca se suponia que la persona que las
preparabaconocia el metodo. Con la informacion de esta receta, calcule el pH de la mezcla inicial que se dejo
reposando durante 24 horas. ¿Como cambia el pH al proceder con el segundo paso de la receta? Considere que la
concentracion de acido citrico en el jugo de limon es 0.3 M. Asimismo, tome en cuenta que la cafeina es un
alcaloide, es decir, una base que contiene nitrogeno, poco soluble en agua, y que elcitrato de cafeina es una sal
organica que se disocia completamente en disolucion acuosa en iones citrato y cafeina. Los demas ingredientes no
contribuyen al cambio de pH. Formulas y datos de pKa al final del examen.

2.

Considere el acido pirofosforico H4P2O7, que tiene cuatro valores de Ka. Explique por que la diferencia entre Ka1 y
Ka2 es pequeña (alrededor de un orden de magnitud), encomparacion con las otras constantes (diferencia de
alrededor de 3 y 4 ordenes de magnitud, respectivamente). Deduzca asimismo las funciones de distribucion para
todas las especies producto de las disociaciones sucesivas del acido en disolucion acuosa. Con la ayuda de un
programa de hoja de calculo o similar, haga una tabla y trace la graficas de distribucion en funcion del pH y
delimite las regiones depredominio de cada una de estas especies. Datos de Ka al final del examen.

3.

¿Cuántos gramos de NaHCO3 deberán agregarse a 4.00 g de K2CO3 para obtener una disolución de pH=10.80,
cuando se disuelven en 500 mL de agua? ¿Cuál será el cambio en el pH si se adiciona a la disolución preparada
anteriormente, 100 mL de ácido nítrico 0.100 M? ¿Cuál será el cambio en el pH si a la disolución originalse le
agregaran 50 mL de KOH 0.05 M? Datos al final del examen.

4.

Los aminoácidos son sustancias de gran importancia biológica que tienen la fórmula general de la figura 1, y
difieren entre sí en el grupo R. Al formar una unión peptídica entre dos aminoacidos distintos, se originan
moléculas de elevado peso molecular denominadas proteínas. El aminoácido más sencillo es la glicina, con R = H(figura 2). Se ha determinado experiementalmente que los aminoácidos existen en disolución acuosa en el estado
del sal interna o “zwitterion” (HG) (figura 3). En disoluciones ácidas, la sal interna se protona (H 2G+) y en
disoluciones basicas pierde un protón (G-), originando, respectivamente, las especies de las figuras 4 y 5. Plantee
los equilibrios que pueden presentarse en disolucion acuosa parala glicina y su respectiva constante de equilibrio.
Determine los valores de pH en los que predomina la forma protonada (H2G+), la forma “zwitterion” (HG) y la
forma desprotonada (G-). Datos para la glicina al final del examen.

Fig. 1 : Aminoacido general

Fig. 3: zwitterion
(HG)

Fig. 2 : Glicina

Fig. 4: Forma protonada
(H2G+)

Fig. 5: Forma desprotonada
(G-)

5. Calcule la constante de...