Actividad Superior - Universidad Interamericana de Puerto Rico

UNIVERSIDAD INTERAMERICANA DE PUERTO RICO
RECINTO DE BAYAMÓN
Math and Science Partnership for the 21st Century
Elementary and Middle School MSP-21
VERANO DE ENRIQUECIMIENTO
JUNIO 2015
BOSQUEJO DE LA ACTIVIDAD
TÍTULO:
SOLUCIONES ACUOSAS Y SUS PROPIEDADES
ACIDEZ, ALCALINIDAD Y EL AGUA
NIVEL:
Superior: 9no a 12mo grado
PROFESORES: Gilda Díaz (Ciencias)
Introducción
En este taller los participantes van a utilizar la etiqueta de un producto comercial para obtener
información que les permite clasificar la sustancia como pura o como mezcla. Se les dirigirá en
la interpretación de formas más comunes de expresar la concentración de una mezcla.
Evaluarán las propiedades de una mezcla, entre ellas la acidez.
En la segunda parte del taller, los participantes trabajarán con manipulativos para entender la
relación que existe entre las moléculas de agua y los conceptos de neutralidad, acidez y
alcalinidad. Se demostrará el por qué se relaciona una sustancias ácida con el ion H+ y una
sustancia alcalina con el ion OH-, y el criterio que se utiliza para determinar si una mezcla es
ácida, básica o neutra. Los participantes tendrán una exposición a la escala de pH, utilizada para
cuantificar la concentración del ion H+ en una mezcla preparada en medio acuoso. Se iyo; pH
con papel especializado y con un instrumento. Los participantes medirán el pH de mezclas de
agua y tierra comercial para determinar la acidez de la misma.
Mediante la actividad, se espera que los estudiantes:
1. Interprete la información correspondiente a las propiedades físicas de una sustancia o
mezcla.
2. Identifique el disolvente y soluto(s) en una solución.
3. Identifique e interprete las unidades de concentración de % por masa, % por volumen y
ppm para soluciones acuosas.
4. Calcule las concentraciones resultantes de la dilución secuencial de una solución madre.
5. Reconozca que la molécula de agua contiene hidrógeno y oxígeno
6. Entienda la relación que existe entre las moléculas de agua y los iones de H+1 y OH-1.
7. Asocie los términos ácido, básico (alcalino) y neutro con la concentración de H+1 y OH-1
presente en una solución acuosa.
8. Determine cualitativa y cuantitativamente el nivel de acidez o alcalinidad de una solución
utilizando medios como papel de pH e indicadores ácido-base.
9. Calcule concentración del ion de hidrógeno a partir del pH.
ESTANDARES/ INDICACORES
CIENCIAS
EI.F.CF1.EM.8
Analiza las propiedades generales de los ácidos y las bases (sustancias
alcalinas) y las aplica en la determinación cualitativa del pH de distintos
materiales (mezclas y sustancias) como medio para clasificarlas como
ácidas o alcalinas, así como proveer ejemplos de sus usos y aplicaciones en
las ciencias y la vida cotidiana. Ejemplos pueden ser el uso de antiácidos
para controlar el pH del jugo gástrico, el pH de las piscinas, lluvia ácida,
productos de higiene y limpieza.
ES.Q.CF1.EM.21
Describe el sistema de clasificación de la materia a base de sus propiedades
características (materiales homogéneos y heterogéneos, sustancias,
mezclas, soluciones, etc.) y lo aplica para explicar el comportamiento de la
misma.
ES.Q.CF1.EM.23
Analiza las propiedades de las soluciones a base de las propiedades de sus
componentes. Ejemplos incluyen soluto y disolvente, tipos de soluciones
(líquido-sólido, líquido-gas, etc.), concentración de las soluciones (diluida,
saturada y sobresaturada), factores que afectan la solubilidad, curvas de
solubilidad, propiedades coligativas, proceso de solvatación y fuerzas entre
el soluto y disolvente.
MATEMÁTICAS
NUMERACIÓN Y OPERACIÓN
7. N.1.3 Lee, escribe y compara números racionales en notación científica
mediante el uso de potencias de 10 con números enteros (positivos y
negativos) e interpreta las aplicaciones de la notación científica en contextos
variados que incluyen formatos en instrumentos tecnológicos.
8.N.1.3 Realiza operaciones con números expresados en notación científica,
incluidos problemas en los que se usa tanto la notación decimal como la
científica. Usa la notación científica y escoge unidades de tamaño adecuado
para medir cantidades muy grandes o muy pequeñas (ejemplo: Usar
milímetros por año para expresar la expansión del suelo del mar). Interpreta
la notación científica producida por la tecnología (ejemplo: megabits y años
luz, entre otros).
ES.N.7.1 Realiza operaciones básicas con logaritmos naturales y comunes.
ES.N.7.2 Aplica las propiedades de los logaritmos [log xy = log x + log y;
log (xy) = log x – log y, log(xa) = a log (x)].
ALGEBRA
8. A.6.1 Reconoce y aplica las propiedades de los exponentes enteros y
racionales para formar expresiones numéricas equivalentes
(Ejemplo: z2 × z–5 = z–3 = 1/z3).
ACTIVIDAD 1
PROPIEDADES DE LA MATERIA
MATERIAL:
Etiqueta de un producto comercial, como vinagre blanco.
1
2
3
4
Interpreta las propiedades del vinagre blanco utilizando la información de la etiqueta.
Selecciona la contestación correcta, e indica la información que lo confirma.
A. El vinagre blanco es (un elemento, un compuesto, una mezcla).
Evidencia:
B. El vinagre blanco es una (una sustancia líquida, un solución acuosa)
Evidencia:
C. El vinagre blanco es una (mezcla homogénea, mezcla heterogéneo, sustancia pura)
Evidencia:
D. De acuerdo al punto (1, 2, 3, 4) una propiedad importante del vinagre blanco es que es
(acido, alcalino, neutro)
E. La concentración del ingrediente activo del vinagre blanco es _____________.
ACTIVIDAD 2
SOLUCIONES
A. PROPIEDADES
El vinagre blanco es una mezcla homogénea de ácido acético (CH3-COOH) en agua. Esto
significa que el vinagre blanco es una solución acuosa.
El soluto de esta mezcla es (ácido acético, agua) porque se encuentra en menor cantidad, y
está disuelto en (ácido acético, agua) que se encuentra en mayor cantidad.
Tabla 1: Propiedades de la mezcla y sus componentes
Propiedad
Punto de congelación
Punto de ebullición
Estado a 25ºC
Fuerzas
intermoleculares
Acidez
Densidad, g/mL
*Punto
Acido acético
CH3-COOH
17ºC
118 ºC
Agua
H2O
0.0ºC
100 ºC
Vinagre blanco
CH3-COOH, H2O
-1.6*
100.5*
Polar
Polar
Polar
Ácido
Levemente acido a
neutro
1.0
Ácido
1.05
1.01
de congelación y de ebullición de vinagre blanco calculados o teóricos.
Utiliza la información dada en la Tabla 1 para determinar en qué estado se encuentran el soluto
y el disolvente a temperatura de salón. Luego selecciona de las opciones dadas el tipo de
mezcla que es vinagre:
___sólido en sólido
___ sólido en líquido
___gas en líquido
___líquido en líquido
En una mezcla los componentes mantienen su composición química, pero las propiedades de
la mezcla tiene algo de cada uno de ellos.
 La etiqueta del vinagre blanco indica que tiene 5% de acidez. Esta propiedad le
pertenece al (agua, ácido acético).

El punto de ebullición y el punto de congelación se parecen más al de (agua, ácido
acético). Observa que estas propiedades de la solución cambian levemente con
respecto al valor correspondiente al (soluto, disolvente). No es un promedio los valores
de la tabla.

Cuando se forma una mezcla homogénea, las fuerzas intermoleculares entre el soluto y
disolvente tiene que ser similares. La regla general es “igual disuelve igual”. ¿Cómo se
cumple esta regla en el vinagre blanco?
B. UNIDADES DE CONCENTRACIÓN
La concentración es la cantidad de soluto disuelto en cierta cantidad de solución (disolución).
Establece la razón de cantidad de soluto/cantidad de solución.
La etiqueta del vinagre blanco indica la concentración es 5% de acidez. La acidez hace
referencia a la cantidad de ácido acético, CH3COOH, presente en esa solución.
La concentración de ácido acético en vinagre está expresada en % por masa.
Estudia y completa la tabla:
Unidad de concentración
Cantidad de soluto
Cantidad de solución
Porcentaje por masa
5 % en ácido acético
Unidad de masa
5 g de ácido acético
Unidad de masa
100 g de solución
Cantidad de
disolvente
Unidad de masa
95 g de agua
5 % en ácido acético
38 % ácido acético
5 Kg de ácido acético
100 Kg de solución
95 Kg de agua
𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝐴
𝑥 100 = %𝐴, 𝑝𝑜𝑟 𝑚𝑎𝑠𝑎
𝑚𝑎𝑠𝑎 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛
4 gramos de glucosa
80 gramos de solución
La concentración de la solución se puede expresar con otras unidades:
Porcentaje, por volumen
Unidad de concentración
Cantidad de soluto
Cantidad de solución
Cantidad de disolvente
Porcentaje por volumen Unidad de volumen Unidad de volumen Unidad de volumen
12 % alcohol por vol
12 mL alcohol
100 mL de solución 88 mL de agua
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝐴
𝑥 100 = %𝐴, 𝑝𝑜𝑟 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛
25 L de alcohol
% ácido acético,
por volumen
1000 L de solución
Partes por millón
Unidad de concentración
Cantidad de soluto
Cantidad de solución
Partes por millón , ppm
350 ppm de CO2 en aire
Unidad de volumen
350 L de CO2
Unidad de volumen
1,000,000 L de aire
CUANDO TENEMOS MUESTRAS DE GAS O EL SOLUTO NO ES AGUA
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑡𝑜 𝐴
𝑥 1000000 = 𝑝𝑝𝑚 𝐴, 𝑝𝑜𝑟 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒𝑛 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛
CUANDO AGUAS ES DISOLVENTE (SOLUCION ACUOSA)
𝑚𝑖𝑙𝑖𝑔𝑟𝑎𝑚𝑜𝑠 𝑑𝑒 𝐴
= 𝑝𝑝𝑚 𝐴
𝐿 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛
500 ppm nitrito en agua de
pecera
ppm acido acético
Concentracion molar (Molaridad)
Unidad de concentración
Molaridad, M
2.0 molar en CO2
Cantidad de soluto
Cantidad de solución
Moles de soluto
2.0 mol en CO2
Volumen, en L
1 litro de solución
𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐴
= 𝑚𝑜𝑙𝑎𝑟 𝑒𝑛 𝐴
𝐿 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖𝑜𝑛
LOS MOLES CORRESPONDEN A UNA FORMA DE AGRUPAR
1 mol = 6 x 1023 átomos, moléculas, iones
La masa de un mol es la MASA MOLAR
La masa molar de CH3-COOH es 60g/mol
Molar en ácido acético
Cómputo de la masa molar de CH3COOH:
ACTIVIDAD 3
LA NOTACIÓN CIENTÍFICA Y OPERACIONES LOGARITMICAS
Notación científica Sistema de escritura de números que utiliza la multiplicación y las potencias
de diez. Número de la forma a x 10n, donde 1 < a < 10 y n es un número
entero. Ejemplos: 95,700 = 9.57 x 104, 0.000024 = 2.4 x 10-5
Completa la tabla:
Frecuencia
longitud
volumen
masa
concentración
tiempo
Medida
Notación Científica
9,680,000 hertz
9.68 x 106 Hz
0.0054 L
5.4 x10-3 L
Unidad con prefijo
del Sistema
internacional
9.68 MHz
5.4 mL
65.3 Kg
(1.5 x10-3g)/L
0.00000044 s
0.44 x 10-6 s
0.44 micro
4.4 x10-7 s
segundo
65.3 Kg= 65.3 x 103g (no está en notación científica, pero debe
escribirse así para encontrar un prefijo.)
En notación científica seria 6.53 x 104g
(6.53 x10) x 103 g
Prefijos del Sistema Internacional (SI)
http://www.disfrutalasmatematicas.com/medida/sistema-metrico.html
ALGEBRA
8. A.6.1 Reconoce y aplica las propiedades de los exponentes enteros y
racionales para formar expresiones numéricas equivalentes
(Ejemplo: z2 × z–5 = z–3 = 1/z3).
Anotaciones
2
10 g x 8 mg
Para sumar o restar,
el exponente base
10 y la unidad
deben la igual.
Medida
5 x 102 g x 8 mg
1.5 cm
+
1.3 mm
Propiedad
(5 x 102g)(8 x 10-3g)
Resultado
40 x 10-1g
(5 x 8) x102+(-3)
40/10 g= 4 g
15 mm
16.3 mm
+ 1.3 mm
(1.5x10-2 m) + (1.3 x10-3m)
(15x10-3m) + (1.5x10-3m)
(16.3 x10-3m)
[H+1] = 1.0 x 10-5 M
[H+1] = (1.0 /105) M
[H+1]
= 0.00001 M
[H+1] = 1.0 x 10-5 M
1/[ H+1]= 1/(1.0 /10 -5)
1/[ H+1]
10-1= 1/10
= 1.0 x 105/M
Logaritmo:
El logaritmo de un número, respecto de otro llamado base, es el exponente a
que hay que elevar la base para obtener dicho número. (DE)
log10 representa Logaritmo base 10
log10 X es igual a la potencia o exponente a la que se eleva 10 para que sea
igual a X.
log10 (𝑀𝑁) = log10 𝑀 + log10 𝑁
log10 (𝑀𝑁) = log10 − log10 𝑁
log10 𝑀𝑟 = 𝑟 log10 𝑀
Antilogaritmo Si log x = a, entonces x se denomina "antilogaritmo de a", y su abreviatura es
antilog a.
Función exponencial: Una función exponencial con base b es una función de la forma f(x) = bx
donde b y x son números reales tal que b > 0 y b es diferente de uno. El dominio
es el conjunto de todos los números reales y el recorrido es el conjunto de
todos los números reales positivos. (DE)
Aplicación de las potencias de 10 en el laboratorio:
Preparación de soluciones con diferente concentración de ácido acético en vinagre utilizando
dilución secuencial.
Materiales
Vinagre blanco (solución madre)
Probeta de 10 mL o jeringuilla de 12 mL
5 envases pequeños
Sharpie para rotular
Procedimiento:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.
11.
12.
Rotule su solución de vinagre blanco como solución 1, con la concentración correspondiente.
Mida 1 mL de vinagre blanco (solución madre) en la probeta de 10 mL.
Complete los 10 mL con agua. Mezcle bien y transfiera a un envase.
Calcule la concentración de esta solución utilizando la concentración inicial y el factor de
dilución. Rotule como solución 2.
Mida 1 mL de solución 2 en la probeta de 10 mL.
Complete los 10 mL con agua. Mezcle bien y transfiera a un envase.
Calcule la concentración de esta solución utilizando la concentración 2 y el factor de dilución.
Rotule como solución 3.
Mida 1 mL de solución 3 en la probeta de 10 mL.
Complete los 10 mL con agua. Mezcle bien y transfiera a un envase.
Calcule la concentración de esta solución utilizando la concentración 2 y el factor de dilución.
Rotule como solución 4.
Complete la tabla a continuación.
No descarte las soluciones.
Tabla de datos y cómputos. Exprese las concentraciones en notación científica.
# de Solución
% , por masa
% , por volumen
ppm
Molaridad
1
2
3
4
Utiliza los datos obtenidos para completar la tabla. Utiliza la concentración molar.
Solución
Factor de dilución
con respecto a la
solución anterior
Concentración
En notación científica
Factor de dilución
con respecto a la
solución original
1
2
3
4
El factor de dilución en esta actividad es:
¿Cómo se refleja en la notación científica cada dilución que se realiza con respecto a la
concentración original?
ACTIVIDAD 4
LA DISOCIACIÓN DE AGUA
Objetivos específicos
Materiales







Modelos moleculares
Vasos de 400 mL
Agua
Soluciones preparadas por dilución secuencial
Productos caseros
Papel de pH
Otras formas de medir pH
Trasfondo
Agua, el disolvente universal, se compone de átomos de dos elementos: hidrógeno (H) y oxígeno
(O). Al estudiar un modelo molecular de esferas y barras representando la molécula de agua,
y traducir la misma a su correspondiente fórmula estructural y fórmula molecular, se puede
establecer una razón entre átomos:
2 átomos de H: 1 átomo de oxígeno.
La molécula de agua tiene la capacidad de separarse en iones o partículas con carga. Un
hidrógeno en la molécula cede su único electrón al oxígeno, pasando a las formas de ion de H+
e ion de OH-.
Tanto las moléculas como los iones son partículas tan pequeñas que para medirlas es
necesario agruparlas en lo que se define como un mol. Este concepto es similar a lo que
comúnmente hacemos cuando agrupamos objetos en una docena, centenas, etc.
12 objetos = 1 docena
6 x 1023 partículas (atomos, moleculas, iones...) = 1 mol
6 x 1023 iones de H+1 = 1 mol de H+1
6 x 1023 iones de OH-1 = 1 mol de OH-1
La cantidad de iones de H+ presentes en cierto volumen de agua o de solución se conoce como
la concentración de H+1. Si la cantidad de iones está expresada en mol del ion, y el volumen
se mide en litros (L), entonces tenemos concentración molar del ion en consideración,
representada con una M.
Concentracion molar de H+1 = mol H+1 / litro
Concentracion molar de OH-1 = mol OH-1 / litro
Cuando trabajamos con la concentración molar de un ion X, es común representar esa
concentración con el símbolo [X], sustituyendo la X con el símbolo del ion bajo consideración.
[H+1] = concentración molar de mol H+1
[OH-1] = concentración molar de mol OH-1
El proceso por el cual agua se separa en iones de H+1 y OH-1 se le conoce como disociación
de las moléculas de agua. Es un proceso reversible, o sea, que el agua se disocia formando
los iones antes mencionados. A su vez los iones de H+ y OH-1 se unen (asocian) para formar
agua. La reversibilidad de este proceso se representa con flechas paralelas, con cabezas en
dirección opuesta. (
). El uso de este símbolo nos indica que la rapidez de disociación de
la molécula es igual a la rapidez de asociación de los iones de hidrógeno e hidróxido, por lo que
el sistema se encuentra en equilibrio.
Cuando un sistema como el de agua alcanza equilibrio con sus iones, la concentración molar
de los iones, [H+1] y [OH-1], no cambia con respecto al tiempo. Podemos expresar esta relación
con una ecuación matemática:
(Concentración molar de H+1)(Concentración molar de OH-1) = constante
[H+1] [OH-1] = constante de disociación
Los científicos han determinado el valor numérico de la constante de disociación de agua a
temperatura de ambiente, o sea, 25°C.
Constante de disociación = 1 x 10-14
[H+1 ] [OH-1] = 1 x 10-14
La constante de disociación tiene un valor muy pequeño porque son muy pocas las moléculas
de agua que se disocian.
Si utilizamos el modelo matemático, y el hecho de que al disociarse un mol de agua, H2O,
produce un mol de H+1 y un mol de OH-1, podemos decir que en un litro de agua:
Concentración molar de H+1 = la concentración molar de OH-1
[H+1] = [OH-1]
Es posible calcular la [H+1] y [OH-1] si hacemos una sustitución en la ecuación
correspondiente al equilibrio de disociación:
Como [H+1] [OH-1] = 1 x 10-14
y en este caso [H+1] = [OH-1], entonces
[H+1] [H+1] = [H+1]2 = 1 x 10-14
Agua pura se define como una sustancia neutra porque en ella se cumple el siguiente criterio:
[H+1 ] = [OH-1]
[H+1 ] = 1 x 10-7 M y [OH-1] = 1 x 10-7 M
[H+1 ] = [OH-1] = 1 x 10-7 M
Es posible cambiar la concentración del ion de H+1, cuando se disuelven ciertas sustancias en
agua, para formar una solución acuosa. De acuerdo al científico sueco Svante Arrhenius los
ácidos son compuestos que contienen hidrógeno y que, disueltos en agua, producen una
concentración de iones hidrógeno, [H+1], mayor que la existente en el agua pura. Del mismo
modo, Arrhenius definió una base (álcali) como una sustancia que disuelta en agua aumenta la
concentración de iones hidróxido, [OH-].
¿Qué determina si una solución es ácida, básica o neutra? La concentración de H+1
comparada a la concentración de OH-1 en la solución.
[H+] = [OH-]
neutro
[H+] > [OH-]
ácido
[H+] < [OH-]
básico o alcalino
¿Es posible cuantificar cuán ácida o alcalina es una solución?
Si, es posible, ya que cuando agua es el disolvente, y la solución está a temperatura ambiente,
se obedece el modelo
[H+1 ] [OH-1] = 1 x 10-14
[H+] = 1 x 10-7 M
[H+] < 1 x 10-7 M
[H+] > 1 x 10-7 M
[OH-] = 1 x 10-7 M
[OH-] > 1 x 10-7 M
[OH-] < 1 x 10-7 M
solución neutral
solución ácida
solución básica (alcalina)
Normalmente la concentración de H+1 y de OH-1 corresponden a cantidades tan pequeñas que
es necesario expresarlas en notación científica o potenciación con base 10. La comunidad
científica suele expresar concentraciones de esta magnitud en términos de una expresión
logarítmica que llaman función p. El valor p es el logaritmo negativo (base 10) de la
concentración molar de una especie X.
pX  log
1
[X ]
Normalmente expresamos la acidez de una solución en términos de su pH, donde
pH  log
1
[ H 1 ]
Por ejemplo, en una solución neutra [H+] = 1 x 10-7 M = 10-7 M, por lo que el pH de la solución
es
pH  log
1
= 7.00
[107 ]
La escala del pH mide qué tan ácida o básica es una sustancia. Varía de 0 a 14. Un pH de 7
es neutro. Si el pH es inferior a 7 es ácido y si es superior a 7 es básico. Cada valor entero de
pH por debajo de 7 es diez veces más ácido que el valor siguiente más alto. Por ejemplo, un
pH de 3 es diez veces más ácido que un pH de 4 y 100 veces (10 veces 10) más ácido que un
pH de 5. Lo mismo sucede con los valores de pH por encima de 7, cada uno de los cuales es
diez veces más alcalino (otra manera de decir básico) que el siguiente valor entero más bajo.
Por ejemplo, un pH de 11, es diez veces más alcalino que un pH de 10
.
Cuando agua es el disolvente, la relación entre el pH y la acidez es la siguiente:
pH = 7
[H+] = 1 x 10-7 M
solución neutral
pH < 7
[H+] > 1 x 10-7 M
solución ácida
pH > 7
[H+] < 1 x 10-7 M
solución básica (alcalina)
¿Es posible medir el pH de un suelo? ¿Cómo interpreto el resultado?
El pH de una solución se puede medir con un metro de pH, con papel de pH o se estima
con una solución indicadora conocida como solución tornasol.
Cuando conocemos el pH, podemos determinar la concentración de H+ si buscamos la forma
exponencial de esta función logarítmica.
Si pH  log
1
, entonces cuando conocemos el pH de una mezcla con agua, podemos
[ H 1 ]
determinar la concentración de hidronio:
[H+] = 10-pH
Trabajo de experimental:
1. Determine el pH de las soluciones preparadas por dilución secuencial utilizando papel
de pH.
2. Anote los datos en la tabla y completa la misma.
3. Determine el pH de las soluciones utilizando el indicador hecho con col lombarda.
4. Determine el pH de una solución de bicarbonato de sodio.
5. Determine el pH de una mezcla de 1 mL de la solución de bicarbonato de sodio con 1
mL de vinagre.
6. Determine el pH de aceite de bebé.
Tabla de datos y resultados:
Solución
Método de
determinar pH
pH
agua
P pH
CL
P pH
CL
P pH
CL
P pH
CL
P pH
CL
P pH
CL
Indicador de
col lombarda
7
7
2
2
3
3
4
4
5, 6
5,6
6, 7
Solución 1
Solución 1
Solución 2
Solución 2
Solución 3
Solución 3
Solucion 4
Solución 4
Solucion 5
Aceite de bebé
Solución de
NaHCO3
Mezcla de
vinagre con
solución de
NaHCO3
Indicador de
col lombarda
Solución
pH
1
2
3
4
Agua
Solución
Concentración
[H+]
9
Acido
Básico
Neutro
N
Orden
ascendente
de acidez
A
A
A
A
A,,N
B
A
6
Concentración molar de H+
[H+]
En notación científica
Acido
Básica (alcalina)
Neutra
Cuando agua es el disolvente, la relación entre el pH y la acidez es la siguiente:
pH = 7
[H+] = 1 x 10-7 M
solución neutral
pH < 7
[H+] > 1 x 10-7 M
solución ácida
pH > 7
[H+] < 1 x 10-7 M
solución básica (alcalina)
Análisis:
De acuerdo a los datos, ¿Cómo compara el pH de las soluciones que se prepararon por
dilución secuencial?
Mientras más diluida, menos acida la solución, menos acida porque mientras mas diluida mayor
es el pH. O sea, hay menos concentración de ácido acético en el mismo volumen.
De acuerdo a los datos, ¿Cómo compara el pH con [H+] en las soluciones de vinagre por
dilución lineal?
¿Por qué no es posible determinar el pH del aceite de bebé? NO APLICA EL pH porque el
aceite de bebe no tiene agua como disolvente. No se mezclan; se separan.
El vinagre es un ácido. La solución de bicarbonato de sodio es _______alcalina___________.
¿Cómo se afecta el pH cuando se mezcla vinagre con la solución de bicarbonato de sodio?
Al mezclar vinagre con agua, observamos un cambio (físico, químico).
Al mezclar el vinagre con NaHCO3 ocurre un cambio (físico, químico). ¿Qué evidencia hay de
este cambio?
La ecuación correspondiente a la reacción entre CH3COOH y NaHCO3 es:
CH3COOH + NaHCO3 -CH3COONa + H2CO3
CH3COOH + NaHCO3 -CH3COONa + H2O +CO2
Esta reacción es una neutralización. ¿Por qué crees que se le llama así a esta
reacción?
Porque el vinagre tiene un pH bajo (2, acido) y el bicarbonato de sodio tiene un pH alto
(9, alcalino). La combinación de ambos tiene un pH intermedio (6), cerca de 7.
H+ + OH-  H2O
TÍTULO:
SOLUCIONES ACUOSAS Y SUS PROPIEDADES
ACIDEZ, ALCALINIDAD Y EL AGUA
NIVEL:
Intermedio: 9no a 12mo grado
á
PROFESORES: Gilda Díaz (Ciencias)
RETOMANDO EL TEMA DE NOTACION CIENTIFICA:
LA NOTACIÓN CIENTÍFICA Y OPERACIONES LOGARITMICAS
Anotaciones
Medida
5 x 102 g x 8 mg
2
10 g x 8 mg
Para sumar o restar,
el exponente base
10 y la unidad
deben la igual.
1.5 cm
+
1.3 mm
Propiedad
(5 x 102g)(8 x 10-3g)
Resultado
40 x 10-1g
(5 x 8) x102+(-3)
40/10 g= 4 g
15 mm
16.3 mm
+ 1.3 mm
10-1= 1/10
(1.5x10-2 m) + (1.3 x10-3m)
(15x10-3m) + (1.5x10-3m)
(16.3 x10-3m)
[H+1] = 1.0 x 10-5 M
[H+1] = (1.0 /105) M
[H+1]
= 0.00001 M
[H+1] = 1.0 x 10-5 M
1/[ H+1]= 1/(1.0 /10 -5)
1/[ H+1]
= 1.0 x 105/M
Logaritmo:
El logaritmo de un número, respecto de otro llamado base, es el
exponente a que hay que elevar la base para obtener dicho número. (DE)
Log525 = 2 se lee logaritmo base 5 de 25 es 2 e implica que 52 = 25
Los logaritmos comunes son los logaritmos de base 10. También se le conoce como
logaritmos decimales.
log10 X es igual a la potencia o exponente a la que se eleva 10 para que
sea igual a X.
Es común que cuando se tiene un logaritmo decimal se omita la base y
simplemente se escriba
Log X = n
porque
10n = X
Propiedades de los logaritmos:
log10 X es igual a la potencia o exponente a la que se eleva 10 para que
sea igual a X.
log10 10 = 1 (el logaritmo de la base es 1, porque 101= 10)
log10 1 = 0 (el logaritmo de la base es 1, porque 100= 1)
log10 (𝑀𝑁) = log10 𝑀 + log10 𝑁
log10 (𝑀/𝑁) = log10 − log10 𝑁
log10 𝑀𝑟 = 𝑟 log10 𝑀
Completa los siguientes ejercicios:
1. Log 102 =
2. Log 0.01 =
3. Log 1/100 =
4. Log ½ =
5. Log 10x=
6. Log (5.0 x 102)=
7. Log (1.0 x 10-3)=
8. Log 1/[H+]=
Vamos a utilizar las diluciones secuenciales que hicimos al vinagre para calcular el log X,
donde X es la concentración molar del vinagre.
DATOS OBTENIDOS EN LAS ACTIVIDADES 3 Y EL TRABAJO EXPERIMENTAL PARA DETERMINAR
EL pH DE LAS SOLUCIONES.
# de Solución
Molaridad
de Acido Acetico
(Mol/l)
1
8.3 x 10-1
2
8.3 x 10-2
3
8.3 x 10-3
4
8.3 x 10-4
5
8.3 x 10-5
Calculo del logaritmo utilizando
log10 (𝑀𝑁) = log10 𝑀 + log10 𝑁
Resultado
# de Solución
Molaridad
de Ácido Acético
(Mol/l)
Calculo del logaritmo utilizando
Resultado
log10 (𝑀/𝑁) = log10 𝑀 - log10 𝑁
1
8.3 x 10-1
Log 8.3/10=
2
8.3 x 10-2
3
8.3 x 10-3
4
8.3 x 10-4
5
8.3 x 10-5
Normalmente la concentración de H+1 y de OH-1 corresponden a cantidades tan pequeñas que
es necesario expresarlas en notación científica o potenciación con base 10.
La comunidad científica suele expresar concentraciones de esta magnitud en términos de una
expresión logarítmica que llaman función p. El valor p es el logaritmo negativo (base 10) de la
concentración molar de una especie X.
pX  log
1
[X ]
Si aplicamos las
Normalmente expresamos la acidez de una solución en términos de su pH, donde
pH  log
pH  log
1
[ H 1 ]
1
 log1  log[ H  ]  0  log[ H  ]

[H ]
pH   log[ H  ]
Por ejemplo, en una solución neutra [H+] = 1 x 10-7 M = 10-7 M, por lo que el pH de la solución
es
pH  log
1
 log1  log107  0  (7) = 7.00
[107 ]
La escala del pH mide qué tan ácida o básica es una sustancia. Varía de 0 a 14.
[H+1 ] [OH-1] = 1 x 10-14
Cuando [H+1] = 1 molar, entonces pH  log
pH  log
1
 log1  0 Cuando [H+1] = 10-14 molar, entonces
[1]
1
 log1 log1014  0  (14)  14
[1014 ]
DATOS OBTENIDOS EN LAS ACTIVIDADES 3 Y EL TRABAJO EXPERIMENTAL PARA DETERMINAR
EL pH DE LAS SOLUCIONES.
# de Solución
1 (vinagre)
2
3
4
agua
Molaridad
de Acido Acetico
(Mol/l)
8.3 x 10-1
8.3 x 10-2
8.3 x 10-3
8.3 x 10-4
--
Factor de dilución
pH
(medida de acidez)
2
3
4
Entre 5 y 6
--
¿Por qué crees que en la solución 4 se hace más difícil interpretar el color de la tirilla para
medir pH?
Observa que por cada dilución de 1/10 el pH aumenta 1 unidad. De acuerdo se puede decir
que cuando el pH aumenta una unidad, la concentración de (disminuye, aumenta) a (1/10, 10)
veces.
El pH que medimos nos permite calcular la concentración molar de H+, o sea [H+], no la
concentración del ácido acético.
Para la solución 2,
log(1/0.083) ≠ 2
Una definición de ácido es una sustancia que aumenta la concentración de H+ cuando se
disuelve.
CH3COOH
CH3COO-1 + H+
El papel de pH, el metro de pH y el indicador de col lombarda lo que indican es la [H+] en
solución.
Log 1/[H+] = pH también se representa como –log [H+] = pH
Aplicando la propiedad de logaritmos
log10 𝑀𝑟 = 𝑟 log10 𝑀 a –log10 [H+] = pH
log10 [H+] = -pH
Vamos a utilizar como ejemplo el pH de vinagre, o sea , pH = 2
𝑟 log10 𝑀 = -log10 [H+1] = 2
Log10 [H+] = -2
Logaritmo:
El logaritmo de un número, respecto de otro llamado base, es el exponente a
que hay que elevar la base para obtener dicho número.
Según esta definición, -2 es el numero al que ser elevó 10 (la base) para que me obtener
[H+]. Por lo tanto,
10-2 = [H+]
10-pH = [H+]
Solución
pH
1
2
3
4
Agua
Solución de
bicarbonato de
sodio
sangre
Limpiador de
espejuelos
7.4
Concentración molar de H+
[H+]
En notación científica
Acido
Básica (alcalina)
Neutra