Calculos de equilibrios acido-base: Ecuacion de Charlot Elaborado por: Gustavo Gomez Sosa Facultad de Quimica UNAM Q U Í M I C A A N A L Í T I C A I C L AV E 1402 G rupo 13, s em e s tre 2010-1 Clasificacion de acidos y bases en disolucion acuosa y en funcion de α ¿Como relacionar el pH con α y pKa? Elaborado por: Gustavo Gomez Sosa, Facultad de Quimica UNAM Ecuación de Charlot (Ecuación general de Brønsted) CHA=Concentracion inicial del acido HA CMA=Concentracion inicial de una sal metalica que contiene la base conjugada del acido HA Se deduce a partir de los siguientes equilibrios presentes en medio acuoso: ٢H O MA H H٣O+ M+ + + A + − OH- KW = H ٣O OH M + A− K MA = [ MA] Balance de cargas (iones en disolucion): Al ser una sal ionica: [M+] = CMA Sustituyendo el balance de materia y Ka: Balance de materia para HA y MA Elaborado por: Gustavo Gomez Sosa, Facultad de Quimica UNAM Caso 1: Ácidos débiles Para una disolución de un ácido débil HA, se tiene que CMA=0, y aplicando esto en la ecuación de Charlot resulta que: Si [OH -] ≥ 0.05[H +] La ecuación no puede simplificarse, el medio es casi neutro, y entonces el ácido es muy débil. La ecuación que debe resolverse es: Si [OH -] << 0.05[H +] y [H +] > 0.05C H A . Se dice que el ácido es de fuerza media. Puede despreciarse el término [OH-] en la ecuación, quedando como: Si, por otro lado, [H +] << C HA , entonces la ecuación se simplifica notablemente. Puesto que en este caso la ionización del ácido es poca, se dice que el ácido es débil. Luego: Ley de Ostwald Elaborado por: Gustavo Gomez Sosa, Facultad de Quimica UNAM Caso 2: Bases débiles Para una disolución de una base débil, se tiene que CHA=0, luego, de la ecuacion de Charlot: Si [H 3O +] << 0.05[OH -] y [OH -] > 0.05C M A . La base es de fuerza media, y la ecuación por resolver es ahora: Si [H 3O +] ≥ 0.05[OH -]. La base es muy débil, y no es posible despreciar la contribución de la disociación del agua a la concentración de iones hidronio en la disolución: Si [OH -] < 0.05C M A , por lo que [H +]2 = K aK W /C M A . La base es débil, muy poco hidrolizada y Elaborado por: Gustavo Gomez Sosa, Facultad de Quimica UNAM Resumen: Ácidos fuertes y débiles (C0>10-6.5) Ka/C0 Tipo α x100 ≥ 10 Fuerte >91.5% 10-1≤Ka/C0≤10 Fuerza media 27- 91.5% <10-1 Debil <27% Ecuacion pH = − log C٠ Resumen: Bases fuertes y débiles ([OH-]>10-6.5) KaC0 Tipo α x100 Ecuacion <10-15 Fuerte >91.5% pH = ١٤ + log C٠ Fuerza media 27- 91.5% Debil <27% -15 -13 10 ≤KaC0≤10 <10-13 Elaborado por: Gustavo Gomez Sosa, Facultad de Quimica UNAM