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Cátedra I Química General II
Autor I Ana Baruzzi, Carla Giacomelli
Calcular el pH , pOH y concentración de especies en
soluciones de HA, NaA, NH3 y NH4+ 0,1 M.
HA (aq) ⇔ H
H 2 O (l) ⇔ H
+
(aq)
+
(aq)
+A
+ OH
2
x
1.5x10 −5 =
(0.1)
pH= 2,91; pOH= 11,08
A-= 1.22.10-3
HA= 9,88.10-2
(aq)
(aq)
H+ =OH- +A-
Balance de carga
Ca = HA + A- Balance de masa
X= 1.22. 10-3
Fracción de Especies que se encuentra como ácido y como base.
A-/Ca = grado de disociación = α . FRACCIÓN QUE ESTA COMO BASE
1,22x10-3
= 0,0122
0.10
HA/Ca =0,9878 . FRACCION QUE ESTÁ COMO ACIDO
0,9878+ 0,0122 =1
La fracción que está como base, en este caso A- , se conoce como α1
La fracción que está como ácido , en este caso HA, se llama α0.
Esto es general para cualquier par ácido – base conjugado.
NaA 0,01M
NaA
A- +Na+
A - + H + ⇔ HA
K = 1/Ka
+
H 2 O (l) ⇔ H (aq)
+ OH -(aq)
A + H 2 O (l) ⇔ HA + OH
-
H+ + Na+=OH- +ACa = HA + A-
Kw = 1.10 -14
-
Kb = Kw/Ka
Balance de carga
Balance de masa
Sumando ambos balances
H+ + HA + A- =OH- +A-
Kb = 1.10-14 / 1,5.10 −5 = 6,6.10 −10 = x 2 / 0,1
x = 8,12.10 −6
pOH = 5,09
pH = 8,91
HA = 8,12 .10-6
A - = 0,1 − 8,12.10 −6 = 9,99.10 − 2
A-/Ca = 9,99.10-2/ 0,1= 0,9999= α1
HA/Ca = 8,12 .10-6/ 0,1= 8,12.10-5 = α0
Comparar con el caso anterior.
α0 = fracción como ácido
α1 = fracción como base
Amoniaco 0,1 M
NH
3(aq)
+ H 2 O (l) ⇔ NH
+
4(aq)
+ OH
(aq)
2
[NH 4+ ][OH - ]
x
Kb =
= 1,8 . 10 - 5 =
[NH 3 ]
0,1 - x
x = 1 . 3 . 10 − 3 M
[1,3 .10
−3
]
/ 0 ,1 = 0 , 013 = α 0 ≅ 0
pOH = 2 ,87
pH = 11 ,12
NH
NH
+
4
= 1 . 3 . 10 − 3 M
3
= 0,1 - 1 . 3 . 10 − 3 = 0 , 0987
α 1 = 1 − 0 , 013 = 0 ,987 ≅ 1
Observar que la fracción que está como amonio es α0, , ya
que es la fracción que está como ácido , mientras que α1,
es la fracción que está como base en este caso
amoníaco.
Cloruro de amonio 0,1 M
NH +4(aq) + H 2 O (l) ⇔ NH 3(aq) + H 3O
+
(aq)
[NH 3 ][H 3O + ]
−5
-14
Kw
Ka =
=
/
K
=
1.10
/
1
,
8
.
10
b
[NH +4 ]
= 5,5.10 −10 = x 2 / 0,1
x = 7,41.10 −6
pH = 5,12
pOH = 8,87
[NH 3 = 7,41.10 −6
NH +4 = 0,1 − 7,41.10 −6 = 9,999.10 − 2
α0 ≅ 1
α1 ≅ 0
RESUMIENDO
Solución pH
Especies
α0
α1
En orden de
concentración
HA
ácido
HA
A- ~ H+
OH-
≅1
≅0
A-
básico
AHA~ OH-
≅0
≅1
≅0
≅1
H+
NH3
básico
NH3
NH4+ ~OHH+
NH4+
ácido
NH4+
NH3~ H+
OH-
≅1 ≅ 0
COMPOSICIÓN Y pH
Es muy importante en muchos casos saber cómo varían
las concentraciones de las especies con el pH.
Sabiendo que la fracción de cada especie es una medida de
su concentración se puede encontrar una expresión que
la relacione con el pH
Si se quiere calcular α0 , poner la concentración de A- en función
de la concentración de HA y de H+.
[A ] =
-
Ka [HA ]
[H ]
+
Y reemplazarla en el balance de masa
Ca = HA +
Ka [HA ]
[H ]
+
Luego encontrar la expresión para HA/ Ca
HA
Ca
[
H ]
= [H ]+ Ka = α 0
+
+
De la misma manera se puede encontrar la expresión para α1
A −
Ca
[Ka ]
= [H + ]+ Ka = α1
Estas expresiones son válidas para la fracción de cualquier
ácido y cualquier base.
De esta manera conociendo el pH se puede conocer la
concentración de cualquier especie y viceversa
CONCLUSION IMPORTANTE
Estas expresiones para α0 y para α1 , están de acuerdo con lo
mostrado en la tabla para situaciones extremas donde predomina
la especie básica o la especie ácida y los α valen 0 o 1.
Existirán por lo tanto situaciones intermedias a las cuales
se puede calcular la composiciÓn o el pH conociendo
uno u otro a partir de las expresiones planteadas.
Por ejemplo: Si las concentraciones de las especies ácida
y básica son iguales los valores de α serán iguales e iguales a 0,5.
Gráficos de α vs pH
Gráficos de α vs pH