UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Laboratorio de Análisis QuímicoPRACTICA # 3 EQUILIBRIO QUÍMICO 1. OBJETIVO 1.1. Determinar valores de pH para soluciones de diferente concentración y naturaleza. 1.2. Comparar los valores de pH experimental con los teóricos 1.3. Preparar soluciones tampón de un pH determinado. 1.4. Comprobar el poder amortiguador de una solución tampón. 2. TEORIA 2.1. Soluciones ácido y base débiles 2.2. Precipitado: Condiciones de su formación 2.3. Soluciones Buffer o Tampón 2.4. Preparación de una solución tampón 2.5. pH en función de la temperatura 3. PARTE EXPERIMENTAL 3.1. Materiales y equipos (Cada material volumétrico con su respectivo rango y apreciación) 3.2. Sustancias y reactivos (Cada reactivo con su respectiva formula y concentración) 3.3. Procedimiento 3.1.1. Determinación de pH para diferentes sistemas acuosos 3.1.1.1. Para cada muestra de ácido, base o muestras individuales. Colocar aproximadamente 30 ml de cada una de las soluciones en un vaso de precipitación. Medir el pH de las soluciones y la temperatura de medida. Registrar los datos. 3.1.2. Preparación de tampones 3.1.2.1. Preparar 100mL de solución tampón de pH 4 y otras soluciones de pH 10. Medir el pH 3.1.3. Comprobación del poder amortiguador 3.1.3.1. Colocar 20mL de tampón 2 y del tampón 1 en un vaso de precipitación. Medir sus pH. 3.1.3.2 Colocar 20mL de solución de cloruro de sodio 3M en un vaso de precipitación. Medir su pH. 3.1.3.3. Añadir un volumen de ácido clorhídrico 0.1M a los vasos de precipitación del tampón 1,2 y del NaCl y medir sus respectivos pH. 3.3.3.4. En el vaso del tampón 1, 2 y NaCl añadir un volumen de hidróxido de sodio 0.1M y medir sus respectivos pH. 4. DATOS 4.1. Datos experimentales Tabla 4.1-1 1-3 Preparación de soluciones Tampón Solución Madre A Solución Madre B pH experimental 16.01 3.6 0.1 0.25 0.1-2 Concentraciones de las soluciones madre de preparación de soluciones tampón Solución Madre A Solución Madre B Acetato sodico (0. Datos Adicionales .4 46.6 Tabla 4.1-4 pH de soluciones amortiguadoras pH amortiguador pH amortiguador (tampon 1) (tampon 2) Sustancia Añadida (mL) 0 0.1M Carbonato sódico 0.10 0.1 Tabla 4.8 1.0 1.4 HCl 0.1M Bicarbonato sódico 0.0 1.1M Tabla 4.6 83.4 53.5 pH NaCl (3M) 4.8 1.4 0.2.1M) Ácido Acetico 0.1 0.01 0.00 0.Datos experimentales SUSTANCIA CONCENTRACION (Acido/Base/Sal/Otro) (M) pHexp T ( ºC) HCl CH3COOH H3PO4 NaOH NaCl Na2CO3 NH4(0H) NaHCO3 (NH4)Cl 0.10 0.6 0.5 0 NaOH 0. 8x10-5 FUENTE: Snoeyink. pp. DISCUSIÓN pH Teorico %E . RESULTADOS Tabla 7-1 Resultados en general SUSTANCIA (Acido/Base/Sal/Otro) pHexp pHteor %e HCl (0.25) NH4(0H) (0.00) Na2CO3 (0.4 53.69x10-11 pKa3 4. México.2 con los resultados experimentales (realizar un cálculo modelo) 7.8x10-5 4.10) NaOH (0.01) NaCl (3.Tabla4. V. CALCULOS 6. Editorial Limusa . Calculo del pH teórico de las soluciones acuosas. 1990. Calculo del porcentaje de error de los literales 6.5x10-13 pKb 1. Determinar el pH teórico para cada solución tampón.4 46.01) H3PO4 (0.2-1 Constantes de acidez y basicidad para sustancias en solución acuosa a 25°C Sustancia H3PO4 CH3COOH H2CO3 NH3 pKa1 7. sal pH pKa log Ec :# # # acido 6. 110111.1) Tabla 7-2 Resultados tampón Solución Solución pH Madre A Madre B Experimental 16.11x10-3 1.1.32x10-8 4.2.6 Tampon Nº 1 2 8. 5. Tabla 4-1.1 y 6.10) CH3COOH (0. QUÍMICA DEL AGUA .3.45x10-7 pKa2 6. . 6.6 83. REACCIONES 6. 3.2. calculamos la relación sal-ácido pH = pKa + log [Sal] / [Ácido] 10 = 10.1 M . CUESTIONARIO 14..562 = [Sal] / [Ácido] ! [Sal] = 0.562 [Ácido] Paso 2: Pero ahora se nos dice que la concentración total del tampón es 0.1 M y pH = 10 formada por NaHCO3 (pKa = 10.0. Bibliografía 13. debemos seleccionar un ácido cuyo pKa sea cercano a 10. 14.25) y Na2CO3.25) = [Sal] / [Ácido] 0.3 Algunos Ejercicio(Revisar ejercicios ejemplo y resolver los planteados) Ejercicios resueltos 1..9.1Referencias Bibliograficas 12.1 M.25 = log [Sal] / [Ácido] . o bien que su zona óptima de trabajo esta en pKa ± 1 unidad Por lo tanto. Diagrama pH = f ( V NaOH) tampón 1 14.25 + log [Sal] / [Ácido] 10 .2. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 12.1.sal se debe utilizar para preparar dicha solución Paso 1: Como necesitamos preparar una solución de pH = 10.25 . CONCLUSIONES 11.36 Zona de trabajo pKa ± 1 es 5. Diagrama del equipo 13. Paso 1: Utilizando la ecuación de Henderson-Hasselbalch.2.25 = log [Sal] / [Ácido] Aplicamos antilogaritmo antilog (.61 · 10-11 Solución de Na2CO3 Indique que pareja ácido.7.30 · 10-7 Solución de NaHCO3 Ka2 = 5. No se puede utilizar la solución de H2CO3 porque este es un ácido más fuerte que el NaHCO3 (Ka1> Ka2) 2. ANEXOS 13. debemos calcular el pKa de dos ácidos HCO3 pKa = -(logKa) pKa = -(log 4.10.2M.25 * Por lo tanto la solución de NaHCO3 se utilizará como ácido para nuestra solución amortiguadora La única posibilidad de sal es la solución de Na2CO3.11.25 * Zona de trabajo pKa ± 1 es 9. para tal efecto se dispone de tres soluciones: Solución de H2CO3 Ka1 = 4. 0. APLICACIONES 12. Diagrama pH = f (V HCl) tampón 2 13.36 NaHCO3 pKa = -(logKa) pKa = -(log 5. Indicar la función que cumplen los tampones en el cuerpo humano.Calcule la concentración de sal y ácido de una solución amortiguadora de concentración 0.30 · 10-7) pKa = 6. entonces Ecuación 1: [Sal] + [Ácido] = 0.0.36 .Indicar dos tipos de tampones fisiológicos 14.61 · 10-11) pKa = 10.1.Se desea preparar 200 mL de una solución amortiguadora carbonato pH = 10. 5.02 x = x = 0.064 M y 0.1 M [Ácido] = 1.064 M Paso 3: Reemplazamos este valor [Ácido] = 0.Ecuación 2: [Sal] = 0.34 · 10-5) pKa = -(-4. pH = pKa + log [Sal] / [Ácido] pH = 4.0.1 M [Sal] = 0.064 M [Sal] = 0.0. 3.87 Paso 2: Determinemos las concentraciones molares de los componentes del buffer.74.5625 pH = 10.87 + (.12] pH = 4.064] pH = 10.87 El pH del buffer debe encontrarse en la zona de pKa ± 1.. Paso 1: Sabemos que: pH = pKa + log [Sal] / [Ácido] [tampón] = [Sal] + [Ácido] Luego pKa = -(log Ka) pKa = -(log 1.1 M 0.562 [Ácido] Entonces reemplazamos 2 en 1: [Sal] = 0.036 M Paso 4: Para comprobar si nuestro cálculo esta bien hecho. la concentración del ácido y sal a utilizar son 0.87 .0. [Ácido] 0.08] / [0.87 + log [0.02 moles de propanoato de sodio disueltos en 250 mL.08 M 250 mL 1000 mL Paso 3: Tenemos todos los datos para calcular el pH de esta solución tampón.036] / [0.1 M 0.03 x = x = 0. Por lo tanto: pH = pKa + log [Sal] / [Ácido] pH = 10.064 M en la ecuación 1: [Sal] + [Ácido] = 0.25 + log [0.03 moles de ácido propanoico (Ka = 1.87) pKa = 4. esto es 3.562 [Ácido] = 0.036 M respectivamente. debemos tener en mente que la relación [Sal] / [Ácido] = 1.70 Está en el rango esperado Paso 4: La concentración del tampón será: [buffer] = [Sal] + [Ácido] .1 M [Sal] + 0.666 pH = 4.87 + log 0.562 [Ácido] en [Sal] + [Ácido] = 0.25 + log 0.34 · 10-5) y 0.Calcule el pH y la concentración de una solución amortiguadora formada por 0.064 M = 0.2498 pH = 10 o sea el pH solicitado Por lo tanto.1 M .12 M 250 mL 1000 mL [Sal] 0.562 [Ácido] = 0.17) pH = 4.562 [Ácido] + [Ácido] = 0.1 M 1.25 . 2 M (Ka = 1.92) 2.Calcular el pH de una solución que contiene ácido acético 0.120 moles de ácido acético y 0. Paso 1: Si tenemos 500 mL de ácido al 0.64) 10.010 moles de NaOH (R= 4.Un buffer formado por concentraciones iguales de sal y ácido tiene un pH = 7..a H2CO3 en la sangre para que su pH sea 6.03 moles de amoniaco (Kb = 1.5 L de solución.18 moles sal x = 1000 mL solución 500 mL de solución x = 0.60) 5.08 M + 0..45 [Sal] = 0.45 [Sal] / 0.Cuál es el pH de una solución formada por adición de 0..18 moles de sal para preparar un litro de solución.4 M = 0..76) para preparar el tampón. (R = 8.. Determine el pKa del ácido.Calcular el pH del sistema amortiguador NH3 0..25 moles) 7.4 M de ácido acético (pKa = 4.1 g 0.8 · 10-5) y 25 g de acetato de sodio a suficiente agua para formar 4 L de solución.5 moles de cloruro de amonio y 0.Cuantos moles de hipobromito de sodio se debe añadir a 100 L de ácido hipobromico (Ka = 2. la concentración del ácido en el buffer será 0.8.685 g/L del ácido y un pH = 4.03) 6. (R = 0.57) Cuál es el pH después de añadir 0.12 M [buffer] = 0.8 · 10-5). Calcular la Ka del ácido. (R= 3.09 mol sal x x = 8.3 M (R = 4.50 (Ka = 1. Calcular la relación [Sal] / [Ácido].4 M Paso 2: Si la relación [Sal] / [Ácido] = 0. Cuál es el pH de la solución tampón (R = 4.80) 9.8 · 10-5) y NH4Cl 0.8 · 10-5) y su sal acetato de sodio 0. 1.. Suponga que la masa de sal debe ser agregada a 500 mL de solución 0.10 moles de acetato de sodio..88) 3.8 · 10-5) a agua suficiente para formar 2.[buffer] = 0.18 M necesitaremos 0.Un litro de solución amortiguadora contiene 0.45 · 0.. (R = 4.49) Cuál es el pH después de añadir 0.4.15 M (Kb = 1..Cuál es el pH de una solución preparada por adición de 25 g de ácido acético (Ka = 1.4 M.45.18 M Paso 3: Como la concentración de la sal es 0.Ejercicios para resolver.09 moles de sal Paso 4: Transformamos los moles a masa (g) 1 mol sal 98. por lo tanto 0.010 moles de HNO3 (R= 4. (R = 0.35 M.Determine la masa de acetato de sodio (Masa molar = 98.4 M tenemos que [Sal] / [Ácido] = 0..58) 4.06 · 10-8) .4 M [Sal] = 0.45 y [Ácido] = 0. pero sólo queremos 500 mL de solución..83 g de sal (acetato de sodio) XI.0 · 10-9) para formar una solución amortiguadora de pH = 8.El pH de un amortiguador de acetato de sodio y ácido acético es 4. [Ácido] = 0.4 M.Una solución de ácido hipocloroso se ha preparado de tal modo que contiene una concentración de 0. 8.1 g/mol) que necesita para preparar una solución buffer acetato cuya relación [Sal] / [Ácido] = 0.2 M 4.Cuál es la relación de HCO3. (R = 7. (R= 9.70.80.