INDICADORES DE pH

INDICADORES DE pH
LOS INDICADORES ÁCIDO-BASE SON ÁCIDOS O
BASES DÉBILES QUE POSEEN COLORES
DIFERENTES PARA EL ÁCIDO Y SU BASE
CONJUGADA.
HIn + H2O
 In- + H3O+
H2In + H2O  HIn- + H3O+
HIn- + H2O  In2- + H3O+
Ka
Ka1
Ka2
RANGO DE VIRAJE
HIn + H2O ↔ In- + H3O+
color 1
color 2
Ka = [H3O+] [In-]/[HIn]
[H3O+] = Ka [HIn]/[In-]
(-log [H3O+]) = (-log Ka) + (log [In-]/[HIn])
pH = pKa + log [In-]/[HIn]
(1)
RANGO DE VIRAJE
HIn + H2O ↔ In- + H3O+
color 1
color 2
[H3O+] = Ka [HIn]/[In-]
La concentración de una especie debe ser 10 veces
superior a la de la otra especie para que predomine su
color.
si [In-] = 10 [HIn] predomina el color 2
[In-]/[HIn] = 10
en la eq.(1) pH = pKa + log 10
pH  pKa + 1
RANGO DE VIRAJE
si [HIn] = 10 [In-] predomina el color 1
[In-]/[HIn] = 1/10
en la eq.(1) pH = pKa + log 1/10
pH  pKa - 1
El rango de viraje de un indicador será:
pH  pKa + 1 predomina el color de la base conjugada
pH  pKa - 1
predomina el color de la especie
molecular
TITULACIÓN ÁCIDO FUERTE CON BASE FUERTE
Viraje del
amarillo de
alizarina R
Viraje de la
fenolftaleína
Punto de
equivalencia
Viraje del azul
bromotimol
Viraje del azul
bromofenol
Viraje del
violeta de
metilo
Volumen de NaOH 0.500 M [ml]
Titulación de 20.0
ml de HCl con
NaOH 0.50 M.
En el punto de
equivalencia el
pH es neutro
(pH = 7).
TITULACIÓN ÁCIDO DÉBIL CON BASE FUERTE
Titulación de 20.0
ml de AcH con
NaOH 0.50 M.
En el punto de
equivalencia el
pH > 7.
Punto de
equivalencia
Viraje del
azul
bromofenol
Viraje de la
fenolftaleína
½ punto de
half
equiv pt
equivalencia
SOLUCIONES BUFFER O REGULADORAS DE pH
El pH del agua varía considerablemente
cuando se agregan H+ u OH-.
Sin embargo, existe un tipo de disoluciones ,
denominadas reguladoras o buffer, que
permiten la adición de H+ u OH- sin que varíe
sensiblemente el pH.
Las disoluciones reguladoras están
formadas por una sal de ácido débil y un
ácido débil o bien, una sal de base débil y
una base débil.
SOLUCIONES BUFFER O REGULADORAS DE pH
Las disoluciones reguladoras están formadas
por:
ácido débil y la base conjugada del ácido
Ej.: ácido acético/acetato de sodio HAc/Acbase débil y el ácido conjugado de la base
Ej.: amoníaco/cloruro de amonio NH3/NH4+
SOLUCIONES BUFFER O REGULADORAS DE pH
ACETATO DE SODIO/ÁCIDO ACÉTICO NaAc/HAc
MX/HX
Disociación de la sal MX  X- + M+
Hidrólisis del anión X- + H2O ↔ HX + OH- Kh
Disociación del ácido HX ↔ X- + H+ Ka
Kh << Ka
La disociación del ácido disminuye por efecto del ión
común X- (principio de Le Chatelier)
SOLUCIONES BUFFER O REGULADORAS DE pH
Ka = [H+] [X- ] / [HX]
Ka = [H+] Cbase / Cácido
[H+] = Ka Cácido / Cbase
- log [H+] = - log Ka + (- log Cácido + log Cbase)
pH = pKa + log (Cbase/Cácido)
Ka, constante de disociación del ácido
Cbase concentración molar de la base
conjugada (sal)
Cácido concentración molar del ácido
Ecuación de
HendersonHasselbalch
SOLUCIONES BUFFER O REGULADORAS DE pH
amoníaco/cloruro de amonio NH3/NH4Cl
NH4+ + H2O ↔ NH3 + H3O+ Kh
NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH- Kb
SOLUCIONES BUFFER O REGULADORAS DE pH
Kb = [OH-] [NH4+ ] / [NH3]
Kb = [OH-] Cácido / Cbase
[OH-] = Kb Cbase / Cácido
- log [OH-] = - log Kb + (- log Cbase + log Cácido)
pOH = pKb + log (Cácido/Cbase)
Kb, constante de disociación de la base
Cbase concentración molar de la base
Cácido concentración molar del ácido
conjugado (sal)
ACCIÓN REGULADORA
Si a un sistema buffer formado por el par ácido/base
conjugado HA/A- se le agrega una pequeña cantidad de
base fuerte como NaOH, los iones OH- que ésta produce
son consumidos completamente por el ácido HA, según:
OH- + HA  H2O + ASi en lugar de la base fuerte se agrega una pequeña
cantidad de ácido fuerte, la base conjugada A- interviene
para neutralizar completamente los iones H3O+
producidos por el ácido, según:
H3O+ + A-  H2O + HA
CÓMO ELEGIR UN SISTEMA BUFFER
A partir del valor del pKa del ácido de un
sistema buffer se puede obtener el intervalo
de pH para el cual el sistema tiene capacidad
reguladora aceptable. Este rango puede
obtenerse teniendo en cuenta que las
concentraciones iniciales Ca y Cb del sistema
deben ser altas y que la relación entre ellas
debe cumplir que,
0,1 < Cb / Ca < 10
CÓMO ELEGIR UN SISTEMA BUFFER
Así aplicando la ecuación de Henderson-Hasselbalch,
pH = pKa + log (Cbase/Cácido)
Si
Si
Cb / Ca = 0,1 es: pH = pKa + log 0,1 = pKa - 1
Cb / Ca = 10 es: pH = pKa + log 10 = pKa + 1
Cada sistema regulador actúa eficientemente en un
intervalo de pH determinado, que se encuentra en el
entorno de una unidad del valor de pKa del sistema, es
decir:
pKa - 1 < pH < pKa + 1
CÓMO ELEGIR UN SISTEMA BUFFER
Se prepara una solución disolviendo NH3
(Kb = 1,82 x 10-5) en agua y la sal de su
ácido conjugado.
a) Escribir la ecuación que indica cómo
actúa este sistema para amortiguar el
cambio de pH al agregar una pequeña
cantidad de base fuerte.
b) Indicar el intervalo regulador.
CÓMO ELEGIR UN SISTEMA BUFFER
a)El agregado de una base fuerte produce el ión
OH-, que es neutralizado por el ácido NH4+ :
NH4+ + OH-  H2O + NH3
b) El intervalo regulador está en el entorno del
valor del pKa del sistema en más o menos una
unidad. Por lo tanto, para determinar este
intervalo debemos calcular el pKa del ácido
NH4+.
NH4+ + H2O  NH3 + H3O+
CÓMO ELEGIR UN SISTEMA BUFFER
NH4+ + H2O  NH3 + H3O+
Ka =Kw = [NH3] . [H3O+] = 5,6 x 1010 M
Kb
[NH4+]
Por lo tanto el sistema regula en el intervalo de
pH correspondiente a:
pH = pKa + 1 = - log 5,6 x 10-10 + 1 = 10,25
pH = pKa - 1 = -log 5,6 x 10-10 - 1 = 8,25