P5. Constante de ionización de un ácido débil, K . Disoluciones

P5. Constante de ionización de un ácido
débil, Ka. Disoluciones reguladoras.
Universidad Autónoma de Madrid
Hidrólisis
Disolución de
−
AcNa (ac) → Ac − (ac ) + Na + (ac )
cs
cs
[sal] ≡ cs
Ac + H 2O
Hidrólisis:
−x
AcH
+x
2 H 2O
(si K h <<)
[ Ac ] = cs − x
[ AcH ] = + x
[OH − ] = 10 −7 − t + x
[ H 3O + ] = 10 −7− t
+ OH
−
+x
OH − + H 3O +
−t
−
[del acetato sódico]
≈ cs
= x
≈ x
≈ Kw / x
−t
Kw x2
≈
K a cs
Cte. ionización ácido débil. Disoluciones reguladoras.
Kw
[ AcH ][OH − ]
= Kh =
−
[ Ac ]
Ka
[OH − ][ H 3O + ] = K w = 10
−14
cs
[ H 3O + ] c s
Ka ≈ Kw 2 =
x
[OH − ]
[ H 3O + ] 2 c s
Ka ≈
Kw
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Disolución reguladora
[de AcNa y AcH]
AcNa (ac) → Ac − (ac ) + Na + (ac )
cs
cs
[sal] ≡ cs
y de AcH (ac )
[ácido] ≡ ca
Disolución de
−
Ac + H 2O
Hidrólisis:
−x
AcH
+x
2 H 2O
(si K h <<)
[ Ac ] = cs − x
[ AcH ] = ca + x
[OH − ] = 10 −7 − t + x
[ H 3O + ] = 10 −7− t
+x
OH − + H 3O +
−t
−
+ OH
−
≈ cs
≈ ca
≈ x
≈ Kw / x
−t
Kw
[ AcH ][OH − ]
= Kh =
−
[ Ac ]
Ka
[OH − ][ H 3O + ] = K w = 10
−14
ca K w
K w ca [OH − ]
=
≈
c s [ H 3O + ]
Ka
cs
[ H 3O + ] cs
Ka ≈
ca
Cte. ionización ácido débil. Disoluciones reguladoras.
cs
pH ≈ pK a + log
ca
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I. Determinación de la constante de ionización del
AcH [por medida de pH de la hidrólisis del AcNa]
1. Valorar AcH(ac) con NaOH(ac) [hasta el pde]
[NaOH ]
V AcH (ac )1
a. Llenar bureta con NaOH(ac) de concentración conocida
b. Verter 20 ml de AcH(ac) en un vaso de precipitados
–
añadir indicador (fenolftaleína
(fenolftaleína))
VNaOH (ac )
c. Valorar hasta el viraje
-
persistencia del rosa pálido de 15 a 30 segundos
precisar bien; evitar el exceso de una gota
este pde es una disolución de acetato sódico
d. Determinar la concentración de AcNa(ac) de la disolución
V
[ NaOH ]
obtenida, cs
cs ≈ NaOH ( ac )
(VAcH ( ac )1 + VNaOH ( ac ) )
2. Medir el pH con un pH-metro
[ H 3O + ] = 10 − pH
3. Determinar la Ka del AcH
[ H 3O + ] 2 c s
Ka ≈
Kw
Cte. ionización ácido débil. Disoluciones reguladoras.
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Cte. ionización ácido débil. Disoluciones reguladoras.
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II. Determinación de la constante de ionización del
AcH [por medida de pH de una disolución reguladora AcH/AcNa]
V AcH (ac ) 2
4. Añadir 20 ml más de AcH(ac)
-
Ésta es una disolucón de AcNa y AcH con concentraciones iguales
[ H 3O + ] = 10 − pH
5. Medir el pH con un pH-metro
6. Determinar las concentraciones de sal y ácido en la
VNaOH ( ac ) [ NaOH ]
disolución obtenida, cs y ca
cs ≈
(VAcH ( ac )1 + VNaOH ( ac ) + V AcH ( ac ) 2 )
VAcH ( ac ) 2 [ AcH ]
VNaOH ( ac ) [ NaOH ]
ca ≈
=
(V AcH ( ac )1 + VNaOH ( ac ) + VAcH ( ac ) 2 )
(VAcH ( ac )1 + VNaOH ( ac ) + V AcH ( ac ) 2 )
7. Determinar la Ka del AcH
8. Repetir todo desde 1.
si
VAcH(ac)2=VAcH(ac)1
[ H 3O + ] cs
Ka ≈
ca
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III. Comprobación de la capacidad estabilizadora del
pH de una disolución reguladora
Disoluciones
reguladoras
Agua
destilada
(aprox. 60 ml)
(aprox. 60 ml)
+ 0.5 ml HCl(ac) 0.1M
+ 0.5 ml NaOH(ac) 0.1M
¿Cambios de pH?
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Capacidad estabilizadora del pH de una disolución
reguladora
Ac − + H 2O
−x
AcH
+x
2 H 2O
+ OH −
+x
OH − + H 3O +
−t
−t
Kw
[ AcH ][OH − ]
=
K
=
h
[ Ac − ]
Ka
[OH − ][ H 3O + ] = K w = 10
−14
(si K h <<)
[ Ac − ] = cs − x
[ AcH ] = ca + x
n Ac − = ns − nx
n AcH = na + nx
≈ cs
≈ ca
pH ≈ pK a + log
cs
n
= pK a + log s
ca
na
≈ ns
≈ na
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Capacidad estabilizadora del pH de una disolución
reguladora
Ac − + H 2O
−x
AcH
+x
2 H 2O
Kw
[ AcH ][OH − ]
=
K
=
h
[ Ac − ]
Ka
+ OH −
+x
OH − + H 3O +
−t
[OH − ][ H 3O + ] = K w = 10
−t
−14
(si K h <<)
[ Ac − ] = cs − x
[ AcH ] = ca + x
n Ac − = ns − nx
n AcH = na + nx
≈ cs
≈ ca
pH ≈ pK a + log
cs
n
= pK a + log s
ca
na
≈ ns
≈ na
nNaOH
+ base; p.ej. NaOH,
OH − + AcH → H 2O + Ac −
n Ac − = ns − n′x + nNaOH ≈ ns + nNaOH
n AcH = na + n′x − nNaOH ≈ na − nNaOH
ns + nNaOH
pH ≈ pK a + log
na − nNaOH
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Capacidad estabilizadora del pH de una disolución
reguladora
Ac − + H 2O
−x
AcH
+ OH −
+x
2 H 2O
Kw
[ AcH ][OH − ]
=
K
=
h
[ Ac − ]
Ka
+x
OH − + H 3O +
−t
[OH − ][ H 3O + ] = K w = 10
−t
−14
(si K h <<)
[ Ac − ] = cs − x
[ AcH ] = ca + x
n Ac − = ns − nx
n AcH = na + nx
≈ cs
≈ ca
pH ≈ pK a + log
cs
n
= pK a + log s
ca
na
≈ ns
≈ na
+ ácido; p.ej. HCl,
nHCl
H 3O + + Ac − → H 2O + AcH
n Ac − = ns − n′x − nHCl ≈ ns − nHCl
n AcH = na + n′x + nHCl ≈ na + nHCl
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ns − nHCl
pH ≈ pK a + log
na + nHCl
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Resultados
• Tabla 1. Determinación de Ka del ácido acético por medidas
de pH de:
– hidrólisis del acetato sódico
– disolución reguladora de ácido acético/acetato sódico
• Error (imprecisión) del valor de Ka
• Tabla 2. Comprobación de la capacidad estabilizadora del pH
de una disolución reguladora
• Cuestiones de la Hoja de Resultados
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