Calculos de equilibrios acido-base: Ecuacion de Charlot

Calculos de equilibrios acido-base:
Ecuacion de Charlot
Elaborado por:
Gustavo Gomez Sosa
Facultad de Quimica UNAM
Q U Í M I C A A N A L Í T I C A I C L AV E 1402
G rupo 13, s em e s tre 2010-1
Clasificacion de acidos y bases
en disolucion acuosa y en funcion de α
¿Como relacionar el pH con α y pKa?
Elaborado por: Gustavo Gomez Sosa, Facultad de Quimica UNAM
Ecuación de Charlot (Ecuación general de Brønsted)
CHA=Concentracion inicial del acido HA
CMA=Concentracion inicial de una sal metalica que
contiene la base conjugada del acido HA
Se deduce a partir de los siguientes
equilibrios presentes en medio acuoso:
٢H
O
MA
H
H٣O+
M+
+
+
A
+
−
OH- KW =  H ٣O   OH 
 M +   A− 
K MA =
[ MA]
Balance de cargas (iones en disolucion):
Al ser una
sal ionica:
[M+] = CMA
Sustituyendo el balance de materia y Ka:
Balance de materia para HA y MA
Elaborado por: Gustavo Gomez Sosa, Facultad de Quimica UNAM
Caso 1: Ácidos débiles
Para una disolución de un ácido débil HA, se
tiene que CMA=0, y aplicando esto en la
ecuación de Charlot resulta que:
Si [OH -] ≥ 0.05[H +] La ecuación no puede
simplificarse, el medio es casi neutro, y
entonces el ácido es muy débil. La ecuación
que debe resolverse es:
Si [OH -] << 0.05[H +] y [H +] > 0.05C H A . Se dice
que el ácido es de fuerza media. Puede
despreciarse el término [OH-] en la ecuación,
quedando como:
Si, por otro lado, [H +] << C HA , entonces la ecuación
se simplifica notablemente. Puesto que en este caso
la ionización del ácido es poca, se dice que el ácido
es débil. Luego:
Ley de Ostwald
Elaborado por: Gustavo Gomez Sosa, Facultad de Quimica UNAM
Caso 2: Bases débiles
Para una disolución de una base débil, se
tiene que CHA=0, luego, de la ecuacion de
Charlot:
Si [H 3O +] << 0.05[OH -] y [OH -] > 0.05C M A .
La base es de fuerza media, y la ecuación por
resolver es ahora:
Si [H 3O +] ≥ 0.05[OH -]. La base es muy débil,
y no es posible despreciar la contribución de la
disociación del agua a la concentración de
iones hidronio en la disolución:
Si [OH -] < 0.05C M A ,
por lo que [H +]2 = K aK W /C M A .
La base es débil, muy poco hidrolizada y
Elaborado por: Gustavo Gomez Sosa, Facultad de Quimica UNAM
Resumen: Ácidos fuertes y débiles (C0>10-6.5)
Ka/C0
Tipo
α x100
≥ 10
Fuerte
>91.5%
10-1≤Ka/C0≤10
Fuerza
media
27- 91.5%
<10-1
Debil
<27%
Ecuacion
pH = − log C٠
Resumen: Bases fuertes y débiles ([OH-]>10-6.5)
KaC0
Tipo
α x100
Ecuacion
<10-15
Fuerte
>91.5%
pH = ١٤ + log C٠
Fuerza
media
27- 91.5%
Debil
<27%
-15
-13
10 ≤KaC0≤10
<10-13
Elaborado por: Gustavo Gomez Sosa, Facultad de Quimica UNAM