1. 7. Equilibrios ácido-base II
Química (1S, Grado Biología) UAM Equilibrio ácido-base II

2. Química (1S, Grado Biología) UAM 7. Equilibrio ácido-base II
Contenidos
Equilibrios ácido-base II
Propiedades ácido-base de las sales: hidrólisis.
Indicadores ácido-base
Reacciones ácido-base. Valoraciones.
Disoluciones reguladoras. Capacidad amortiguadora.
Química (1S, Grado Biología) UAM Equilibrio ácido-base II

3. Bibliografía recomendada
Petrucci: Química General, 8ª edición. R. H. Petrucci, W. S. Harwood, F. G. Herring, (Prentice Hall, Madrid, 2003).
Secciones 17.7, 18.2, 18.3, 18.4
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4. Comportamiento ácido-base de los iones: hidrólisis
Química (1S, Grado Biología) UAM Equilibrio ácido-base II

5. Sales de ácidos fuertes y bases fuertes
Los iones de la ionización de ácidos o de bases fuertes son estables y no tienen carácter ácido ni básico
Como consecuencia, las disoluciones de sales de ácidos fuertes y bases fuertes son neutras
• Disolución de una sal de ácido fuerte y base fuerte
Iones estables, ni ácidos ni básicos.
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6. Iones de ácidos débiles
Los iones resultantes de la ionización de un ácido débil tienen comportamiento básico; por lo tanto, establecen su propio equilibrio de ionización de base
ácido
base
conjugados
es una base
[Lectura: Petrucci 17.7]
Química (1S, Grado Biología) UAM Equilibrio ácido-base II

7. Química (1S, Grado Biología) UAM 7. Equilibrio ácido-base II
Iones de bases débiles
Los iones resultantes de la ionización de una base débil tienen comportamiento ácido; por lo tanto, establecen su propio equilibrio de ionización de ácido
base
ácido
conjugados
es un ácido
[Lectura: Petrucci 17.7]
Química (1S, Grado Biología) UAM Equilibrio ácido-base II

8. Química (1S, Grado Biología) UAM 7. Equilibrio ácido-base II
Hidrólisis (de sales)
(Como consecuencia de lo anterior) Las disoluciones de sales de ácidos débiles o de bases débiles no son neutras: se hidrolizan
• Disolución de una sal de ácido débil y base fuerte
estable
base
Ejemplo: pH de una disolución NaCN(ac) 0,20 M.
[pH de una disolución de una base débil]
[Lectura: Petrucci 17.7]
Química (1S, Grado Biología) UAM Equilibrio ácido-base II

9. Química (1S, Grado Biología) UAM 7. Equilibrio ácido-base II
Hidrólisis (de sales)
(Como consecuencia de lo anterior) Las disoluciones de sales de ácidos débiles o de bases débiles no son neutras: se hidrolizan
• Disolución de una sal de base débil y ácido fuerte
ácido
estable
Ejemplo: pH de una disolución NH4Cl(ac) 0,20 M.
[pH de una disolución de un ácido débil]
[Lectura: Petrucci 17.7]
Química (1S, Grado Biología) UAM Equilibrio ácido-base II

10. Química (1S, Grado Biología) UAM 7. Equilibrio ácido-base II
Hidrólisis (de sales)
(Como consecuencia de lo anterior) Las disoluciones de sales de ácidos débiles o de bases débiles no son neutras: se hidrolizan
• Disolución de una sal de ácido débil y base débil
pH ácido o básico dependiendo de la comparación de las fuerzas ácidas y básicas de los dos iones
ácido
base
pH>7 en este caso
[Lectura: Petrucci 17.7]
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11. Indicadores y valoraciones ácido-base
Química (1S, Grado Biología) UAM Equilibrio ácido-base II

12. Indicadores ácido-base
Sustancias cuyo color depende del pH de la disolución en la que están presentes
ácidos débiles cuyas formas ácida y básica conjugadas tienen colores distintos
color A
color B
color B
viraje
color A
[Lectura: Petrucci 18.3]
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13. Indicadores ácido-base
1,6
rojo de quinaldina
naranja de metilo
3,5
azul de bromofenol
4,1
rojo de alizarina
5,3
7,3
azul de bromotimol
fenolftaleína
9,5
amarillo de alizarina 11
12,7
amarillo Clayton
azul de timol
9,2
1,7
pKa
[Lectura: Petrucci 18.3]
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14. Valoración ácido-base
Determinación de la concentración de un ácido (base) en una disolución por reacción de neutralización con una base (ácido)
Midiendo un volumen de disolución necesario para alcanzar cantidades estequiométricas de ácido y base
ej. 1: A + B → Sal + H2O nA/nB = 1 nA=nB
ej. 2: 2A + 3B → Sal + H2O nA/nB = 2/3 3nA=2nB
valorante:
ej.2:
muestra problema:
[Lectura: Petrucci 18.4]
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15. Valoración ácido-base
Punto de equivalencia (pde) de una valoración
Es la disolución alcanzada cuando los reactivos valorante y valorado han reaccionado en cantidades estequiométricas
determinado por el reactivo limitante (el reactivo que se agota)
Punto final de una valoración
Es la disolución alcanzada cuando se detiene la valoración
Se determina por la observación de un cambio brusco
de color de un indicador (viraje)
del pH indicado por un pH-metro
...
Se ha de elegir el indicador de modo que el punto final coincida con el punto de equivalencia
[Lectura: Petrucci 18.4]
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16. Valoración de un ácido fuerte con una base fuerte
Ejemplo: Valoración de 25,00 ml de HCl(ac) 0,100 M con NaOH(ac) 0,100 M
Reacción global:
1) Punto inicial:
Disolución de un ácido fuerte
2) Puntos intermedios:
Disolución de un ácido fuerte
(Y de una sal de a.f. y b.f.)
(Reactivo limitante: la base)
[Lectura: Petrucci 18.4]
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17. Valoración de un ácido fuerte con una base fuerte
Ejemplo: Valoración de 25,00 ml de HCl(ac) 0,100 M con NaOH(ac) 0,100 M
3) Punto de equivalencia:
Disolución de una sal de ácido fuerte y base fuerte
(Proporciones estequiométricas)
4) Puntos posteriores al pde:
Disolución de una base fuerte
(Reactivo limitante: el ácido)
[Lectura: Petrucci 18.4]
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18. Valoración de un ácido fuerte con una base fuerte: curva de valoración
Ejemplo: Valoración de 25,00 ml de HCl(ac) 0,100 M con NaOH(ac) 0,100 M
Punto de equivalencia
[disolución de una sal de ácido fuerte y base fuerte: pH=7]
Punto final de la valoración con fenolftaleína
Punto final de la valoración con rojo de quinaldina
[Lectura: Petrucci 18.4]
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19. Disoluciones resultantes durante las valoraciones
AF con BF
AD con BF
BD con AF
HCl con NaOH
HAc con NaOH
R-NH2 con HCl
Inicio
HCl
HAc
RNH2
a.fuerte
a.débil
b.débil
Antes del pde
NaCl y HCl
NaAc y HAc
RNH3Cl y RNH2
a.fuerte
reguladora
reguladora
Punto de equivalencia
NaCl
NaAc
RNH3Cl
neutra
hidrólisis
pH>7
hidrólisis
pH<7
RNH3Cl y HCl
Después del pde
NaCl y NaOH
NaAc y NaOH
b.fuerte
~b.fuerte
~a.fuerte
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20. Valoración de un ácido débil con una base fuerte
Ejemplo: Valoración de 25,00 ml de HAc(ac) 0,100 M con NaOH(ac) 0,100 M.
Ka(HAc)=1,8x10-5.
Reacción global:
1) Punto inicial:
Disolución de un ácido débil
3) Punto de equivalencia:
Disolución de una sal de ácido débil y base fuerte (hidrólisis)
[Lectura: Petrucci 18.4]
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21. Valoración de un ácido débil con una base fuerte: curva de valoración
Ejemplo: Valoración de 25,00 ml de HAc(ac) 0,100 M con NaOH(ac) 0,100 M.
Ka(HAc)=1,8x10-5.
Punto de equivalencia
[disolución de una sal de ácido débil y base fuerte: pH>7]
Punto final de la valoración con fenolftaleína
Punto final de la valoración con azul de bromofenol
[Lectura: Petrucci 18.4]
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22. Disoluciones resultantes durante las valoraciones
AF con BF
AD con BF
BD con AF
HCl con NaOH
HAc con NaOH
R-NH2 con HCl
Inicio
HCl
HAc
RNH2
a.fuerte
a.débil
b.débil
Antes del pde
NaCl y HCl
NaAc y HAc
RNH3Cl y RNH2
a.fuerte
reguladora
reguladora
Punto de equivalencia
NaCl
NaAc
RNH3Cl
neutra
hidrólisis
pH>7
hidrólisis
pH<7
RNH3Cl y HCl
Después del pde
NaCl y NaOH
NaAc y NaOH
b.fuerte
~b.fuerte
~a.fuerte
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23. Disoluciones resultantes durante las valoraciones
AF con BF
AD con BF
BD con AF
HCl con NaOH
HAc con NaOH
R-NH2 con HCl
Inicio
HCl
HAc
RNH2
a.fuerte
a.débil
b.débil
Antes del pde
NaCl y HCl
NaAc y HAc
RNH3Cl y RNH2
a.fuerte
reguladora
reguladora
Punto de equivalencia
NaCl
NaAc
RNH3Cl
neutra
hidrólisis
pH>7
hidrólisis
pH<7
RNH3Cl y HCl
Después del pde
NaCl y NaOH
NaAc y NaOH
b.fuerte
~b.fuerte
~a.fuerte
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24. Valoración de un ácido poliprótico: H3PO4(ac) con NaOH(ac)pH
2o pde
10.0
8.0
6.0
1er pde
4.0
2.0
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
V NaOH(ac) M (ml)
1er pde
2o pde
3er pde
[Lectura: Petrucci 18.4]
Química (1S, Grado Biología) UAM Equilibrio ácido-base II

25. Disoluciones reguladoras
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26. Disoluciones reguladoras
Objetivo: Disoluciones que tengan el pH estable ante posibles adiciones de ácidos y de bases
Disoluciones reguladoras, amortiguadoras o tampón
P.ej., la mayor parte de la vida sólo se puede mantener en rangos pequeños de pH
En humanos
pH normal: ,4 (7,35-7,45)
pH compatible con la vida: (7,0-7,8)
¿Qué características deben tener estas disoluciones?
Debe contener cantidades suficientes de un ácido (que neutralice las bases que se añadan) y de una base (que neutralice los ácidos que se añadan)
El ácido y la base no deben reaccionar entre si
un ácido y una base conjugados
reaccionan (se intercambian H+) pero mantienen sus concentraciones
¡Disoluciones de ácidos débiles y de sales suyas con bases fuertes!
o disoluciones de bases débiles y de sales suyas con ácidos fuertes
otras
[Lectura: Petrucci 18.2]
Química (1S, Grado Biología) UAM Equilibrio ácido-base II

27. Disoluciones reguladoras
Disoluciones en las que hay presentes
un ácido y una base conjugados
en cantidades considerables
de ambos
[Lectura: Petrucci 18.2]
Química (1S, Grado Biología) UAM Equilibrio ácido-base II

28. Disoluciones reguladoras
¿Cuáles de las siguientes disoluciones son reguladoras del pH? ¿Qué equilibro entre ácido y base conjugados se establece? SI
base
ácido
es estable (ni ácido ni base) NO SI
ácido
base
es estable (ni ácido ni base) NO SI
base
ácido
[Lectura: Petrucci 18.2]
Química (1S, Grado Biología) UAM Equilibrio ácido-base II

29. Amortiguadores (tampones) fisiológicos
Amortiguador proteína (principalmente hemoglobina)
[intracelular]
ácido
base
Amortiguador fosfato
[intracelular]
ácido
base
Amortiguador bicarbonato
[ósea; intra/extracelular]
ácido
base
Ec. de
Henderson-Hasselbach
Química (1S, Grado Biología) UAM Equilibrio ácido-base II

30. Disoluciones reguladoras
Ejemplo: Disolución amortiguadora de ácido acético y acetato sódico y
Se establece el equilibrio:
Ec. de
Henderson-Hasselbach
[Lectura: Petrucci 18.2]
Química (1S, Grado Biología) UAM Equilibrio ácido-base II

31. Disoluciones reguladoras
Ejemplo: Disolución amortiguadora de ácido acético y acetato sódico
Disolución de
y de
Hidrólisis:
Ec. de
Henderson-Hasselbach
[Lectura: Petrucci 18.2]
Química (1S, Grado Biología) UAM Equilibrio ácido-base II

32. Preparación de disoluciones reguladoras
Elegir un ácido débil con un pKa próximo al valor de pH deseado
Las molaridades de la sal y del ácido deben ser mucho mayores que Ka y que Kb (o Kh)
La razón entre molaridades de sal y ácido debe estar comprendida entre 0,1 y 10
[Lectura: Petrucci 18.2]
Química (1S, Grado Biología) UAM Equilibrio ácido-base II

33. Preparación de disoluciones reguladoras
Ejemplo: Se dispone de HAc (Ka=1,8x10-5, pKa=4,74) y de HF (Ka=3,5x10-4, pKa=3,45) y de sus respectivas sales sódicas. Se desea preparar 500 ml de una disolución reguladora de pH=5,09. Señala cómo hacerlo.
• Con HAc y NaAc •
• p.ej.
hasta 500ml
[Lectura: Petrucci 18.2]
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34. Variaciones de pH de disoluciones reguladoras
Ejemplo: a) ¿Cuánto cambia el pH de 100,0 ml de agua destilada al añadir 1,0 ml de HCl(ac) 0,1 M? b) ¿Y al añadir 1,0 ml de NaOH(ac) 0,1 M?
Inicialmente:
a) + 1,0 ml HCl(ac) 0.1M
b) + 1,0 ml NaOH(ac) 0.1M
[Lectura: Petrucci 18.2]
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35. Variaciones de pH de disoluciones reguladoras
Ejemplo: a) ¿Cuánto cambia el pH de 100,0 ml de una disolución tampón de NaAc(0,224 M)/HAc(0,100 M) al añadir 1,0 ml de HCl(ac) 0,1 M? b) ¿Y al añadir 1,0 ml de NaOH(ac) 0,1 M? [HAc (Ka=1,8x10-5, pKa=4,74)]
Inicialmente:
[Lectura: Petrucci 18.2]
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36. Variaciones de pH de disoluciones reguladoras
Ejemplo: a) ¿Cuánto cambia el pH de 100,0 ml de una disolución tampón de NaAc(0,224 M)/HAc(0,100 M) al añadir 1,0 ml de HCl(ac) 0,1 M? b) ¿Y al añadir 1,0 ml de NaOH(ac) 0,1 M? [HAc (Ka=1,8x10-5, pKa=4,74)]
a) + 1,0 ml HCl(ac) 0.1M:
[Lectura: Petrucci 18.2]
Química (1S, Grado Biología) UAM Equilibrio ácido-base II

37. Variaciones de pH de disoluciones reguladoras
Ejemplo: a) ¿Cuánto cambia el pH de 100,0 ml de una disolución tampón de NaAc(0,224 M)/HAc(0,100 M) al añadir 1,0 ml de HCl(ac) 0,1 M? b) ¿Y al añadir 1,0 ml de NaOH(ac) 0,1 M? [HAc (Ka=1,8x10-5, pKa=4,74)]
b) + 1,0 ml NaOH(ac) 0.1M:
[Lectura: Petrucci 18.2]
Química (1S, Grado Biología) UAM Equilibrio ácido-base II

38. Capacidad reguladora e intervalo de regulación
Capacidad reguladora: cantidad de ácido o base que una disolución reguladora puede neutralizar sin que se produzca una variación grande de pH [experiencia + convenio: se considera una variaciones grandes de pH aquellas que superan una unidad]
Intervalo de regulación: intervalo de pH en el que una disolución reguladora neutraliza ácidos y bases manteniendo su poder de regulación
[experiencia + convenio: mantiene su poder regulador si la razón de concentraciones de las formas ácida y base conjugadas se mantiene entre 0,1 y 10]
[Lectura: Petrucci 18.2]
Química (1S, Grado Biología) UAM Equilibrio ácido-base II