Acido-base I sem teÃrico-prÃctico

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• Sit Dolor Amet 
3er Seminario Teórico-Práctico 
Ácido-Base I: Balances, Ácidos y Bases 
Monopróticos, Grado de Disociación 
pH 
 
ph Ph PH 
 
 
Los equilibrios ácido-base no están aislados… 
Sistemas biológicos, interacciones intermoleculares, regulación del medio interno 
tecnología farmacéutica, calidad de medicamentos, ensayos físico-químicos, producción 
agrícola, conservación de alimentos, fermentación, cultivos celulares, cultivos 
microbiológicos, caracterización de nuevos compuestos, etc., etc., etc. 
2 
Anolyte 
H3PO4 
4 5 6 7 8 9 1
0 8 9 5 
Catholyte 
NaOH 
1
0 
OH - H3O
+ 
pH Gradiente 
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• Sit Dolor Amet 
Teoría de Arrhenius: 
Un ácido es toda sustancia que posee por lo menos un átomo de hidrógeno 
en su molécula y en solución acuosa se ioniza formando protones (H+) y una 
base es toda sustancia que posee por lo menos un ion hidróxido (OH−) en su 
fórmula empírica y en solución acuosa se disocia, de manera que los iones 
hidróxidos quedan en solución. 
 
HA + H2O H3O
+ + A- 
 BOH OH− + B+ 
 
 
 
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• Sit Dolor Amet 
Teoría de Bronsted – Lowry: 
Un ácido es toda especie (molécula o ion) capaz de ceder un protón y una 
base es toda especie capaz de aceptar un protón (no solo que posee iones 
hidróxidos). 
ÁCIDO + H2O H3O
+ + BASE- 
BASE + H2O OH
− + BH+ 
Teoría de Lewis: 
Un ácido es toda especie capaz de aceptar un par de electrones y una base es 
capaz de donarlos. 
AlCl3 + :OR2 Cl3Al:OR2 
H2O: + H
+ H2O:H
+ 
 
 
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• Sit Dolor Amet 
Tratamiento Sistemático del Equilibrio Químico 
 
Balance de masas (BM): 
 Afirma que la cantidad de todas las especies que contienen un átomo (o 
grupo de átomos) determinado en una solución debe ser igual a la cantidad 
de átomos (o grupos de átomos) introducidos en la solución. El número de 
átomos de una especie permanece constante (Ley de conservación de las 
masas). 
 Relaciona las concentraciones molares de las especies generadas por un 
soluto entre sí con la concentración analítica del soluto que las generó. 
 
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• Sit Dolor Amet 
Tratamiento Sistemático del Equilibrio Químico 
 
 
Balance de cargas (BQ): 
 Es una constatación algebraica de la electroneutralidad de las 
soluciones: la suma de las cargas positivas en una solución es igual a la suma 
de las cargas negativas. 
 El coeficiente que va delante de la concentración molar de cada especie 
siempre es el valor de la carga de ese ion. 
 El BQ involucra a todos los iones que presentes en la solución. 
 
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• Sit Dolor Amet 
CÁLCULO DE pH DE: 
 
Ácidos fuertes; Bases fuertes 
Ácidos débiles; Bases débiles 
 Sales de ácidos y bases débiles 
Ácidos y bases polifuncionales 
Anfolitos 
Mezclas 
Tener 
noción del 
pH a 
obtener 
Verificar y 
analizar el 
resultado 
COMPRENDER 
LA CONSIGNA 
Escribir todos 
los equilibrios 
químicos 
Escribir BM y 
BQ 
Buffer; ecuación 
de H-H 
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• Sit Dolor Amet 
Ácidos y Bases Monopróticos o Monofuncionales 
Bases fuertes 
 BOH OH− + B+ 
 2 H2O H3O
+ + OH− Kw = [H3O
+] x [OH−] = 1,0 x 10-14 
 BM CBOH = [B
+] BQ [H3O
+] + [B+] = [OH−] 
 
Según sea la concentración analítica (Canalítica) de la base se puede 
despreciar el aporte de hidróxido del agua  
pH = 14 – (-log [OH−]) ¿valor de Canalítica? 
Si no se desprecia: [OH−] / Kw + [B+] = [OH−] y despejar [OH−] 
 
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• Sit Dolor Amet 
Ácidos y Bases Monopróticos o Monofuncionales 
Bases débiles 
 B + H2O OH
− + BH+ Kb = [BH+] x [OH−] / [B] 
 2 H2O H3O
+ + OH− Kw = [H3O
+] x [OH−] = 1,0 x 10-14 
 BM CBOH = [BH
+] + [B] BQ [H3O
+] + [BH+] = [OH−] 
 
Sin desprecios ecuación cúbica 
Despreciando en el BM y en el BQ 𝑶𝑯− = 𝑲𝒃 × 𝑪𝒃 
Despreciando en el BM 𝑶𝑯− = 𝑲𝒃 × 𝑪𝒃 + 𝑲𝒘 
Despreciando en el BQ 𝑶𝑯− = 
−𝑲𝒃+ 𝑲𝒃𝟐+𝟒 ×𝑲𝒃 ×𝑪𝒃
𝟐
 
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• Sit Dolor Amet 
Ácidos y Bases Monopróticos o Monofuncionales 
Ácidos débiles 
 HA + H2O A
− + H3O
+ Ka = [H3O
+] x [A−] / [HA] 
 2 H2O H3O
+ + OH− Kw = [H3O
+] x [OH−] = 1,0 x 10-14 
 BM CHA = [A
 −] + [HA] BQ [H3O
+] = [OH−] + [A −] 
 
Sin desprecios ecuación cúbica 
Despreciando en el BM y en el BQ 𝑯
+
= 𝑲𝒂 × 𝑪𝒂 
Despreciando en el BM 𝑯
+
= 𝑲𝒂 × 𝑪𝒂 + 𝑲𝒘 
Despreciando en el BQ 𝑯
+
= 
−𝑲𝒂+ 𝑲𝒂𝟐+𝟒 ×𝑲𝒂 ×𝑪𝒂
𝟐
 
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• Sit Dolor Amet 
Para los ácidos fuertes o débiles, el cálculo de pH se hace el 
mismo tratamiento que para las bases fuertes o débiles. 
 
Siempre observar el resultado obtenido, tiene que ser acorde con 
la situación química a resolver. 
 
 
En Química Analítica no se debe cometer «equivocaciones» no 
solo en la determinación química sino tampoco en los cálculos. 
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• Sit Dolor Amet 
¿Qué valor de pH tienen las siguientes soluciones? 
pH < 7 pH = 7 pH > 7 
Responda sin hacer cálculos numéricos. 
 
a) KOH 1 x 10-7 M 
 
b) NaOH 1 x 10-9 M 
 
c) ácido sulfúrico 2 x 10-9 M 
 
 
 
 
 
 
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• Sit Dolor Amet 
Ka MAH [H
+] 
despreciando 
en BQ y BM 
Error 
relativo % 
[H+] 
despreciando 
solo en BQ 
Error 
relativo % 
[H+] sin 
desprecios 
1 x 10-2 1 x 10-5 3,162 x 10-4 3065 9,990 x 10-6 0,01 9,991x10-6 
 1 x 10-3 3,162 x 10-3 245 9,161 x 10-4 0 9,161x10-4 
 1 x 10-1 3,162 x 10-2 17 2,702 x 10-2 0 2,702x10-2 
1 x 10-4 1 x 10-5 3,162 x 10-5 245 9,161 x 10-6 0,01 9,162 x 10-6 
 1 x 10-3 3,162 x 10-4 17 2,702 x 10-2 0 2,702 x 10-4 
 1 x 10-1 3,162 x 10-3 1,57 3,113 x 10-3 0 3,113 x 10-3 
1 x 10-6 1 x 10-5 3,162 x 10-6 16,8 2,702 x 10-6 0,22 2,780 x 10-6 
 1 x 10-3 3,162 x 10-5 1,57 3,113 x 10-5 0 3,113 x 10-5 
 1 x 10-1 3,162 x 10-4 0,16 3,157 x 10-4 0 3,157 x 10-4 
Concentración de H+ en soluciones de ácidos débiles con diferentes desprecios 
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• Sit Dolor Amet 
Cálculo de pH 
 
¿Hay que despreciar? 
 YES or NOT, that is the question 
 
Ácidos y bases fuertes Ácidos y bases débiles 
 Disociación total Disociación según Ka o Kb 
 Concentración Concentración 
 
 Agua Agua 
 
¿Qué hacemos???? 
¡¡¡¡¡Ácidos y bases polifuncionales!!!!! 
 Más constantes y especies: OH, no!!!!!! 
 
 
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• Sit Dolor Amet 
CÁLCULO DE pH DE: 
 
Ácidos fuertes; Bases fuertes 
Ácidos débiles; Bases débiles 
 Sales de ácidos y bases débiles 
Ácidos y bases polifuncionales 
Anfolitos 
Mezclas 
Tener 
noción del 
pH a 
obtener 
Verificar y 
analizar el 
resultado 
COMPRENDER 
LA CONSIGNA 
Escribir todos 
los equilibrios 
químicos 
Escribir BM y 
BQ 
Buffer; ecuación 
de H-H 
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• Sit Dolor Amet 
Un investigador realizó una dilución 1/10 de ácido acético glacial (99,5%; δ = 
1,05 g/mL) con agua destilada. Luego tomó 100 mL de esa solución y la llevó a 
un volumen final de 300 mL con una solución de NaNO3 (pKa ácido acético= 4,76. 
PM ácido acético = 60,05). Elija la respuesta correcta. 
 
a) El valor de pH de la solución final es de 2,50. El pH no sería diferente si se 
hubiese utilizado agua en el último paso en lugar de una solución de NaNO3. 
b) El pH no se puede calcular debido a que no se tiene información de la 
solución de NaNO3. 
c) El valor de pH de la solución final es de 3,18. 
 
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• Sit Dolor Amet 
Grado de Disociación o deIonización (α) 
 
Es la fracción de una especie determinada frente a la suma de todas 
las especies generadas por la molécula que las genera. 
Su cálculo permite conocer que especie predomina en determinadas 
condiciones. 
Tiene utilidad analítica: 
 factibilidad 
 selectividad 
 B + H2O OH
− + BH+ HA + H2O A
− + H3O 
+ 
 𝜶 = 
BH+
𝑪𝒃
 𝜶 = 
A−
𝑪𝒂
 
 
 
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• Sit Dolor Amet 
Grado de disociación (α1) y de formación (α0) del 
ácido fórmico en función de pH 
pH = pKa 
0 = 1 = 0.5 
pKa = 3,74 
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• Sit Dolor Amet 
Grado de ionización (α1) y de formación (α0) del 
amoníaco en función de pH 
pKb = 4,74 
pKa = 9,26 
pH = pKa 
0 = 1 = 0.5 
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• Sit Dolor Amet 
El porcentaje de disociación de una solución de un ácido monoprótico, de pH=3,79 y pKa = 
4,82, es: 
a) α1% = 8,5% 
b) α1% = 91,5 % 
c) α0% = 8,5% 
d) Ninguna de las anteriores 
HA H+ + A- 
H2O H
+ + OH- 
BM: Ca = [HA] + [A
- ] BQ: [H+] = [OH-] + [A- ] 
Despreciando el aporte de protones del agua en el BQ: 
 Ka = [H+]2/ (Ca - [H
+ ] )  Ca = 1,9 x 10
-3 M 
 1 = [A
- ]/ Ca = 8,5 x 10
-2  1 % = 8,5 % 
 
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• Sit Dolor Amet 
 
 ¡¡¡MANOS A LOS CÁLCULOS!!! 
• Calcular el pH, grado y porcentaje de ionización ácida y concentración de especies 
disueltas en una solución de ácido fórmico 0,1 M. Ka = 1,8 x 10-4. 
 
• Calcular el pH de una solución de formiato de sodio 0,01 M. Ka = 1,8 x 10-4 
 
 
• Calcular el pH de una solución de NH4Cl 0,1 M. Kb = 1,8 x 10
-5 
 
Calcular el pH, grado y porcentaje de ionización ácida y concentración de especies disueltas en una solución de ácido 
fórmico 0,1 M. Ka = 1,8 x 10-4 
Calcular el pH de una solución de formiato de sodio 0,0100 M. Ka = 1,8 x 10-4 
 
Calcular el pH de una solución de NH4Cl 0,1 M. Kb = 1,8 x 10
-5