Problemas Resueltos Quimica

ÁCIDOS Y BASES Cuando se habla de ácidos y bases es importante saber calcular el pH. Si se trata de ácidos o bases fuertes (totalmente disociados) la concentración inicial permite calcular directamente la concentración de protones: Ácido: pH = -log [H+] = -log [concentración inicial del ácido] Base: pH = 14 – pOH = 14 +log [OH-] = 14 + log [concentración inicial de la base] Si se trata de ácidosy bases débiles hay que tener en cuenta el grado de disociación y entonces: Ácido: pH =1/2 pKa – 1/2 log [concentración inicial del ácido] Base: pH = 14 – 1/2 pKb + 1/2 log [concentración inicial de la base] Si se trata de sales, están totalmente disociadas, pero hay que tener en cuenta la posible hidrólisis: Sal de ácido fuerte y base fuerte. pH = 7. Disolución neutra Sal de ácido fuerte y basedébil. pH = 7 – 1/2 pKb – 1/2 log [concentración inicial de la sal]. Disolución ácida Sal de ácido débil y base fuerte. pH = 7 + 1/2 pKa + 1/2 log [concentración inicial de la sal]. Disolución básica Sal de ácido débil y base débil. pH = 7+ 1/2 pKa – 1/2 pKb. Si pKa > pKb disolución básica. Si pKb > pKa disolución ácida. Si se trata de una disolución tampón se usa la ecuación deHenderson-Hasselbach: a) formado por un ácido débil y su sal pH = pKa + log ([concentración de la sal] / [concentración del ácido]) b) formado por una base débil y su sal pH = 14 -pKb - log ([concentración de la sal] / [concentración de la base]) En este caso si se añade una pequeña cantidad de ácido o base se emplea la ecuación de HH modificada por Slyke: Por ejemplo: si se añade base a un tampón ácido pH = pKa +log {([sal] + [base añadida]) / ([ácido] - [base añadida])} Además de los ácidos inorgánicos, que suelen ser ácidos fuertes, muchos compuestos orgánicos también son ácidos, generalmente débiles. Los más ácidos son los ácidos carboxílicos. Entre aromáticos y alifáticos hay poca diferencia de acidez. Los alcoholes y los fenoles son ácidos débiles. Los fenoles son siempre más ácidos que los alcoholes.Los tioles también son ácidos, más que los alcoholes similares. En los compuestos ácidos, cualquier sustituyente con efecto inductivo –I o que pueda ejercer un efecto conjugativo –K aumenta la acidez y si es +I o +K la disminuye. También hay compuestos orgánicos que presentan propiedades básicas. Los principales son las aminas. Todas las aminas alifáticas son más básicas que el amoniaco y todaslas aromáticas son menos básicas que el amoniaco. En los compuestos básicos, cualquier sustituyente con efecto inductivo –I o que pueda ejercer un efecto conjugativo –K disminuye la basicidad y si es +I o +K la aumenta. Los alcoholes son anfóteros y, como tal, cuanto más ácido menos básico y viceversa. Problema 1 a) Determine el pH de una disolución 0.2 M de ácido benzoico (C6H5COOH) (pKa = 4.20).b) ¿Qué volumen de disolución de hidróxido sódico 0.5 M será necesario para neutralizar 100 mL de dicha disolución? c)¿Cuál será el pH en el punto de equivalencia? Formule todos los equilibrios presentes. Solución: a) Es un ácido débil y el equilibrio será:

C6H5COOH

C6H5COO-+ H+

ka

C H COO H  
 

C 6 H 5 COOH 

6

5

H 


2

 K a C 6 H 5 COOH 

pH = 1/2pKa – 1/2 log [C6H5COOH] pH = 1/2 4.20 –1/2 log 0.2 = 2.44 c) reacción de neutralización será: C6H5COOH + NaOH En el punto de equivalencia: Vácido x Nácido = Vbase x Nbase 100·10-3 x 0.2 = Vbase x 0.5 Vbase = 40·10-3 L C6H5COONa + H2O

c) en el punto de equivalencia hay sólo sal ácida (C6H5COONa), y se produce la hidrólisis del anión que procede del ácido débil C6H5COONa C6H5COO- + H2O C6H5COO- +Na+ C6H5COOH + OH-

KH

K w C 6 H 5 COOH  OH    Ka C 6 H 5 COO 









Kw OH  2  Ka C 6 H 5 COO 









log [OH -] 2 = log Kw – log Ka + log [C6H5COO -] pOH = 7 – 1/2 pKa - 1/2 log [C6H5COO -] pOH = 7 – 1/2 4.20 - 1/2 log (40·10-3x 0.5 /140·10-3) = 5.32 pH = 14 – pOH pH = 14 – 5.32 = 8.68

Problema 2 a) Determine el pH de una disolución 0.5 M de...