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CLASES DE PROBLEMAS III A VI RECAPITULANDO EQUILIBRIO ACIDO BASE-CAPITULO 3 Saben calcular el pH de: ❖ ÁCIDOS FUERTES ❖ BASES FUERTES ❖ ÁCIDOS DÉBILES ❖ BASES DÉBILES ❖ SALES DE ÁCIDOS Y BASES DÉBILES ❖ ÁCIDOS Y BASES POLIFUNCIONALES ❖ ANFOLITOS: qué son?, fórmula simplificada….ej: pH=1/2*(pKa1+pKa2) ❖ MEZCLAS: cuáles?? Comprensión de la consigna Planteo de ECUACIONES QUÍMICAS y EQUILIBRIOS Noción del pH esperado Procedimiento de CÁLCULO (esquema+BM y BQ) RESULTADO Análisis del mismo. Verificación Acido débil+base fuerte= 3 escenarios posibles: a) AD>BF…..BUFFER, ecuación H-H b) AD=BF……….NEUTRALIZACION DEL AD, pH debido a la hidrólisis de la sal del AD…pH>7 c) AD<BF…..mezcla de exceso de BF+sal del acido débil (que es una BD) Base débil+Acido fuerte= 3 escenarios posibles: d) BD>AF…..BUFFER, ecuación H-H e) BD=AF……….NEUTRALIZACION DE LA BD, pH debido a la hidrólisis de la sal del BD…pH<7 f) BD<AF…..mezcla de exceso de AF+sal de la base débil (que es un AD) 0 2 4 6 8 10 12 14 0 5 10 15 20 25 30 35 40 p H mL de HCl BASE FUERTE vs ACIDO FUERTEVol vte =0 mL, 𝐶𝐴 𝑑𝑒 𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑡𝑒 = 𝑂𝐻− Volvte=0 <Vol vte < Vol vte en el pto equivalencia neutralización parcial 𝐶𝐴 𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑡𝑒 − 𝐶𝐴 𝑎𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑡𝑒 = 𝑂𝐻− Vol vte del punto de equivalencia n°meq vte=n°meq vdo 𝐻+ = 𝑂𝐻− = 𝐾𝑤 = 1 x10−7 𝑀 pH=7 Vol vte >vol vte del punto de equivalencia exceso de valorante 𝐻+ = 𝐶𝐴 á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑡𝑒 − 𝐶𝐴 𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑡𝑒 Cómo será el análisis para la titulación de un AF con una BF?? Selección de indicadores para evidenciar el punto final 0 2 4 6 8 10 12 0 10 20 30 40 p H mL de HCl BASE DÉBIL vs ACIDO FUERTE Volvte=0 <Vol vte < Vol vte en el pto equivalencia Neutralización parcial Mezcla de débil con fuerte, Ecuación de H-H 𝑝𝐻 = 𝑝𝐾𝑎 + 𝑙𝑜𝑔 𝑠𝑎𝑙 𝑎𝑐𝑖𝑑𝑜 o bien 𝑝𝑂𝐻 = 𝑝𝐾𝑏 + 𝑙𝑜𝑔 𝑠𝑎𝑙 𝑏𝑎𝑠𝑒 Vol vte =0 mL, 𝑂𝐻− = 𝐾𝑏 𝑥 𝐶𝐴𝐵𝐷 Vol vte del punto de equivalencia n°meq vte=n°meq vdo 𝐻+ = 𝐾𝑎 𝑥 𝐶𝐴𝑠𝑎𝑙 𝑑𝑒𝐵𝐷 pH debido a la hidrólisis de la SAL Vol vte >vol vte del punto de equivalencia exceso de valorante, mezcla de AF+AD (siendo este despreciable) 𝐻+ = 𝐶𝐴 á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑡𝑒 − 𝐶𝐴 𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑑é𝑏𝑖𝑙 Cómo será el análisis para la titulación de un AD con una BF?? Selección de indicadores para evidenciar el punto final 0 2 4 6 8 10 12 14 0 10 20 30 40 p H mL de HCl Comparación de curvas de titulación de BD vs AF y BF vs AF BF vz AF BD vs AF 0 2 4 6 8 10 12 14 0 10 20 30 40 p H mL de NaOH Comparación de curvas de titulación de AD vs BF y AF vs BF AF vs BF AD vs BF TITULACIÓN DE 25,0 mL de VALORANDO 0,0800 N con un VALORANTE 0,1000 N *Requisitos para que una reacción se pueda utilizar con fines cuantitativos (tengamos una curva de titulación que nos permita desarrollar una metodología experimental): Keq> 104 , estequiométrica, bien definida, completa, instantánea, sin reacciones secundarias, cambio detectable en el pto equivalencia. *Características de los patrones primarios-conservación. Preparación y contraste de valorantes secundarios. *Definición de fracción titulada ft= n°mEq valorante/n°meq valorando=(N x V)vte/(N x V)vdo ft<1 ft=1 ft> 1 *Métodos para determinar punto final (instrumentales y no instrumentales) Capítulos 7 y 8 Guía de TP 2da parte Vol vte =0 mL, 𝐶𝐴 𝑑𝑒 á𝑐𝑖𝑑𝑜𝑓𝑢𝑒𝑟𝑡𝑒 = 𝐻+ Volvte=0 <Vol vte < Vol vte en el pto equivalencia neutralización parcial 𝐶𝐴 á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑡𝑒 − 𝐶𝐴 𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑡𝑒 = 𝐻+ Vol vte del punto de equivalencia n°meq vte=n°meq vdo 𝐻+ = 𝑂𝐻− = 𝐾𝑤 = 1 x10−7 𝑀 pH=7 Vol vte >vol vte del punto de equivalencia exceso de valorante 𝑂𝐻− = 𝐶𝐴 𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑡𝑒 − 𝐶𝐴 á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑡𝑒 mL de NaOH 0,100 N Curva de valoración de HCl 0,100 N con solución de NaOH 0,100 N Ver guía de TP Vol vte =0 mL, 𝐻+ = 𝐾𝑎 𝑥 𝐶𝐴𝐴𝐷 Volvte=0 <Vol vte < Vol vte en el pto equivalencia Neutralización parcial Mezcla de débil con fuerte, Ecuación de H-H 𝑝𝐻 = 𝑝𝐾𝑎 + 𝑙𝑜𝑔 𝑠𝑎𝑙 𝑎𝑐𝑖𝑑𝑜 o bien 𝑝𝑂𝐻 = 𝑝𝐾𝑏 + 𝑙𝑜𝑔 𝑠𝑎𝑙 𝑏𝑎𝑠𝑒 Vol vte del punto de equivalencia n°meq vte=n°meq vdo 𝑂𝐻− = 𝐾𝑏 𝑥 𝐶𝐴𝑠𝑎𝑙 𝑑𝑒𝐴𝐷 pH debido a la hidrólisis de la SAL Vol vte >vol vte del punto de equivalencia exceso de valorante, mezcla de BF+BD (siendo este despreciable) 𝑂𝐻− = 𝐶𝐴 𝑏𝑎𝑠𝑒 𝑓𝑢𝑒𝑟𝑡𝑒 − 𝐶𝐴 á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑑é𝑏𝑖𝑙 Comparación de curvas de titulación de ácido débil y ácido fuerte frente a una base fuerte: A)Curva de valoración de AcH 0,100 N con solución de NaOH 0,100 N B) Curva de valoración de HCl 0,100 N con solución de NaOH 0,100 N El salto de pH a ft=1 disminuye a medida que Vte y vdo son mas diluidos Comparación de curvas de titulación de ácido fuerte con base fuerte a distintas concentraciones de valorando y valorante Comparación de curvas de titulación de ácido débil con base fuerte a distintas concentraciones de valorando y valorante Observar que a menor concentración de valorando, las aproximaciones y desprecios no son válidos De que depende esta porción de la curva? La zona buffer no se afecta por la dilución Efecto del valor de Ka en las curvas de titulación de acido débil con base fuerte Ion amonio NH4 + 5,70 x 10-10 Ion hidroxil amonio HONH3 + 1,10 x 10-6 Acido Nitroso HNO2 7,10 x 10 -4 Acido fuerte: Acido Nítrico HNO3 Si el producto de la CAi acido x Ka <10 -8 : la titulación no es factible en estas condiciones Efecto del valor de Kb en las curvas de titulación de base débil con ácido fuerte CH3COO - 5,71 x 10-10 CN- 1,61 x 10-5 ClO- 3,3 x 10-7 Base fuerte Cálculo de pH de un ácido poliprótico buffer buffer Anfolito HA- Cálculo de pH de un base débil Cálculo de pH de mezcla BD +BF Selección de indicadores para evidenciar el/los punto/s final/es 2,14 7,19 12,34 Anfolito H2PO4 - Anfolito HPO4 -2 Buffer H3PO4 /H2PO4 - Buffer H2PO4 -/HPO4 -2 Buffer HPO4 -2 /PO4 -3 Cálculo de pH de un ácido poliprótico Cálculo de pH de un base débil Después del punto G Cálculo de pH de mezcla BD +BF Selección de indicadores para evidenciar el/los punto/s final/es Charlotte 2,14 7,19 12,34 4,66 9,76 3,68 7,65 CO3 2- HCO3 -/ CO3 2- HCO3 - HCO3 -/ H2CO3 H2CO3 Tener en cuenta en el análisis de mezclas alcalinas Para la nicotina no se llega a cumplir con la diferencia de 4 unidades de pH para el segundo salto Diferencia entre Punto de equivalencia y punto final El punto de equivalencia de una valoración es el punto teórico que se alcanza cuando la cantidad de valorante añadido es químicamente equivalente a la cantidad de analito en la muestra. Es imposible determinarlo experimentalmente, si se puede estimar su posición, al observar un cambio físico, por ejemplo cambio de color, relacionado con la condición de equivalencia. Este cambio se conoce como punto final de la valoración. Lo ideal es que ambos puntos sean iguales, o que la diferencia entre ambos sea muy pequeña. Esta diferencia es lo que se conoce como error de titulación. Métodos para determinar el Punto final No instrumentales Instrumentales: espectrofotometría, turbidimetría, nefelometría, potenciometría INSTRUMENTALES Selección de un indicador: El intervalo de transición de pH de un indicador debe corresponder al cambio brusco en el pH (o pOH) que es característico de la zona del punto de equivalencia en una volumetría de neutralización, para minimizar el volumen del reactivo valorante necesario para producir el cambio de dos unidades de pH que se requiere para que el indicador cambie de color. Indicador Intervalo de transición (pH) Color de la forma ácida Color de la forma básica Violeta de metilo 0,0 – 1,6 Amarillo Azul Rojo de cresol 0,2 – 1,8 Rojo Amarillo Azul de timol 1,2 – 1,8 Rojo Amarillo Púrpura de cresol 1,2 – 2,8 Rojo Amarillo Eritrosina disódica 2,2 – 3,6 Anaranjado Rojo Amarillode metilo 2,9 – 4,0 Rojo Amarillo Anaranjado de metilo 3,1 – 4,4 Rojo Anaranjado Rojo Congo 3,0 – 5,0 Violeta Rojo Anaranjado de etilo 3,4 – 4,8 Rojo Amarillo Verde de bromocresol 3,8 – 5,4 Amarillo Azul Rojo de metilo 4,8 – 6,0 Rojo Amarillo Rojo de clorofenol 4,8 – 6,4 Amarillo Rojo Púrpura de bromocresol 5,2 – 6,8 Amarillo Púrpura Indicador Intervalo de transición (pH) Color de la forma ácida Color de la forma básica p-Nitrofenol 5,6 – 7,6 Incoloro Amarillo Tornasol 5,0 – 8,0 Rojo Azul Azul de bromotimol 6,0 – 7,6 Amarillo Azul Rojo de fenol 6,4 –8,0 Amarillo Rojo Rojo neutro 6,8 – 8,0 Rojo Naranja Rojo de cresol 7,2 – 8,8 Amarillo Rojo -Naftolftaléina 7,3 – 8,7 Amarillo Azul Púrpura de cresol 7,6 – 9,2 Amarillo Púrpura Azul de timol 8,0 – 9,6 Amarillo Azul Fenolftaleína 8,0 – 9,6 Incoloro Rojo Timolftaleína 8,3 – 10,5 Incoloro Azul Amarillo de alizarina 10,1 – 12,0 Amarillo Naranja-rojo Nitramina 10,8 – 13,0 Incoloro Naranja-café Tropeolina O 11,1 – 12,7 Amarillo Naranja Páginas 24 y 25 GUIA de TP parte II NO INSTRUMENTALES Curva de titulación para HCl con NaOH. A: 50,00 mL de HCl 0,0500 N con NaOH 0,1000 N. B: 50,00 mL de HCl 0,000500 N con NaOH 0,0010 N. Curva de titulación de ácido acético con NaOH. A: ácido 0,1000 N con NaOH 0,1000 N. B: ácido 0,00100 N con NaOH 0,0010 N. pH A Figura 4. Curva de titulación del ácido fosfórico: 50,00 mL de ácido 0,1000 M titulados con una base fuerte 0,1000 M. A: inicio de la titulación; B: punto medio del primer salto; C: primer punto de equivalencia; D: punto medio del segundo salto; E: segundo punto de equivalencia; F: punto medio del tercer salto; H2PO4 - HPO4 -2 buffer buffer buffer ¿Qué indicadores emplearía para el primer y segundo punto de equivalencia? Volviendo a este ejemplo… Y si se tratase de la titulación de ACIDO CITRICO??? Que indicador seleccionarían? Error de titulación Error de titulación relativo El error debido al indicador debe ser menor al 0,5% Correspondientes al pH del punto final Recalcular la CA considerando la dilución x agregado de Vte Recalcular la CA considerando la dilución x agregado de Vte Correspondientes al pH del punto final Ver ejemplos páginas 29 y 32 de la guía de TP Permite decidir la FACTIBILIDAD de la titulación Ver ejemplo página 33 de la guía de TP Bibliografía GUIA DE TP GUIA DE PROBLEMAS ANÁLISIS QUÍMICO CUANTITATIVO, Daniel Harris QUÍMICA ANALÍTICA, Skoog/West/Holler/Crouch
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