Quimica

QUÍMICA GENERAL II
Guía N° 3: APLICACIONES DEL EQUILIBRIO ÁCIDO -BASE
APRENDIZAJES ESPERADOS: Aplican el concepto de equilibrio químico a reacciones donde participan soluciones acuosas de especies iónicas

I.

OBJETIVOS  Estandarizar soluciones de bases fuertes utilizando patrones ácidos, con un error máximo de 0,0001 M.  Determinar la concentración de un ácido mediante técnicavolumétrica, utilizando una solución alcalina estandarizada.  Preparar soluciones reguladoras de pH (Buffers), utilizando 2 técnicas distintas: Por neutralización ácido-base y por Adición directa de una sal sobre un ácido débil.  Demostrar que las soluciones tampones mantienen el pH del medio controlado cuando se les agrega un ácido o base fuerte.

II. INTRODUCCIÓN Estandarización de Soluciones: Unasolución estándar es aquella que tiene una concentración exactamente conocida con precisión hasta la cuarta cifra decimal ( 0,0001). En la mayoría de los casos, las soluciones preparadas no cumplen con estas condiciones aunque se utilice el equipo más sofisticado en la medición de masa y volumen. El problema radica en el tipo de soluto disuelto, que no garantiza su pureza porque reacciona con elambiente o simplemente porque el producto comercial es impuro; tal es el caso de las soluciones de NaOH. Resulta en estos casos más conveniente, preparar una solución de concentración aproximada y estandarizarla, es decir, determinar posteriormente su exacta concentración. Para estandarizar una solución, utilizamos una reacción del tipo ácido-base en la que se alcanza el punto estequiométrico cuandose igualan los equivalentes de ácido con los equivalentes de base, por lo tanto podemos escribir: Eq. DE ÁCIDO = EQ. DE BASE (1)

Si el ácido está en solución, los equivalentes de soluto pueden calcularse conociendo la concentración Normal (N) y el volumen utilizado, de la siguiente forma: Eq. ÁCIDO = V(a) x N(a) (2)

Los equivalentes de base pueden determinarse en forma similar, por lo tanto,al reemplazar en la ecuación (1) obtenemos: V(a) x N(a) = V(b) x N(b) (3)

LAB. N°3: Aplicaciones del Equilibrio Ácido - Base/ ELABORADO POR: Beatriz Toloza Quidel / SEDE: SSUR Página 1 de 6

En el caso que el soluto se presente en forma de sólido, podemos calcular los equivalentes por la relación entre masa y peso equivalente: Número de equivalentes de ácido = masa ácido / Peso Equivalentedel ácido (4)

Para determinar la exacta concentración en estos casos, se recurre a las denominadas Sustancias Patrones, que son sustancias de alta pureza y estabilidad, permitiendo al químico utilizaras como referencia. Evidentemente, para estandarizar una solución de NaOH (alcalina) debe utilizarse un patrón de características ácidas. Para estandarizar una solución de HCl (ácido) se tendrá queutilizar un patrón tipo básico. En la determinación de la concentración exacta aplicaremos la Ecuación de Volumetría (3). El punto de igualdad estequiométrica puede detectarse empleando indicadores adecuados como se mostró en la práctica anterior. 2.- Soluciones Reguladoras de pH (Tampones o Buffers) Una solución amortiguadora es aquella que contiene cantidades apreciables de un ácido débil y subase conjugada (o viceversa), de tal forma que al adicionar un ácido fuerte, la parte alcalina del buffer resista y mantenga la acidez del medio sin variación notable. En el caso que se adicione una base fuerte, será el ácido del buffer quien reaccione. Resulta de vital importancia el cuociente B/A de la solución reguladora para el control del pH del medio. Haciendo uso del equilibrio de un ácidodébil del tipo HX podemos escribir: HX + H2O = H3O+ + XLa constante de equilibrio para el sistema es de la forma: (5)

H3 O    X      Ka HX 
Aplicando el operador “p” (-log) y ordenando llegamos a: PH = pKa + log

(6)

B A

(7)

en que B corresponde a X- y A corresponde a HX en el ejemplo. Nótese que en la expresión (7), lo único que modifica el pH es la relación B/A....