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EQUILIBRIO QUÍMICO

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by

Soraya Layton

on 2 July 2014

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Transcript of EQUILIBRIO QUÍMICO

EQUILIBRIO
QUÍMICO

EQUILIBRIO DINÁMICO
Constante de Equilibrio
A
+
B
C
+
D
K
eq
=
[C]
[D]
[A]
[B]
a
b
d
c
a
b
c
d
No entran líquidos ni sólidos puros.
Entran las sustancias acuosas y gaseosas.
Valor numérico de la constante de equilibrio
b
K
eq
=
[C]
[D]
[A]
[B]
a
b
c
d
K
eq
=
[C]
[D]
[A]
[B]
a
b
c
d
1
1
Concentración
Tiempo
Reactivos
Productos
Concentración
Tiempo
Reactivos
Productos
Constantes de equilibrio muy grandes:
Reacciones favorecidas hacia los productos
Constantes de equilibrio
muy pequeñas:
Reacciones favorecidas
hacia los reactivos
Expresión de la constante de equilibrio
Disociación del agua:
O
H
H
H O
2
(l)
H
+
+
OH
-
(ac)
(ac)
K
W
=
[H ] [OH ]
+
-
1x10
-7
Formación del
ácido carbónico:
H O
2
+
CO
(l)
(g)
2
H CO
3
(ac)
K
eq
=
[H CO ]
CO
2
2
3
2
P
=
3,4 x10 M/atm
-2
Constante de equilibrio
sistemas gaseosos
P
CO
2
sangre
P
CO
2
pulmones
=
0,03
H O
2
+
CO
(l)
(g)
2
H CO
3
(ac)
K
eq
=
[H CO ]
CO
2
2
3
2
P
=
1/3,4 x10 M/atm
-2
Constante de equilibrio de la
reacción inversa
= 29,4 atm/M
Cálculos que involucran la constante
de equilibrio
¿Cuál es la concentración de CO en la sangre si la presión parcial de CO en los
pulmones a 37 C es 40 mmHg?
2
2
o
P
CO
2
sangre
P
CO
2
pulmones
=
0,030
P
CO
2
sangre
=
0,030 x
P
CO
2
pulmones
=
0,030 x 0,053 atm
= 0,0016 atm
P=MRT
P/RT=M
M
=
0,0016 atm
0,082 atm.L/mol.K
x 310 K
= 6,3 x10 M
-5
PRINCIPIO DE
LE CHATELIER
EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE
O
H
H
H O
2
(l)
H
+
+
OH
-
(ac)
(ac)
K
w
=
[H ] [OH ]
+
-
=
1x10
-14
A 25 C, la concentración de H es 1x10 M.
¿Cuál es la constante de equilibrio del agua?
K
W
=
=
1x10
-14
1x10
-7
x
o
+
-7
Arrhenius
Ácido: Dona iones hidronio H
Base: Dona iones OH
+
-
Bronsted-Lowry
Ácido: Dona iones hidronio H
Base: Recibe iones hidronio H
+
+
O
H
H
H O
2
(l)
H O
+
+
OH
-
(ac)
(ac)
K
w
=
[H O] [OH ]
+
-
=
1x10
-14
Anfótero: se comporta como ácido y como base
pH= -log
[H ]
+
En el agua:
[H ]
+
=
1x10
-7
pH= 7 (Neutra)
H O
2
(l)
H
+
+
OH
-
(ac)
(ac)
K
w
=
[H ] [OH ]
+
-
=
1x10
-14
Escala de pH
Escala de pOH
pH= -log
[H ]
+
pOH= -log
[OH ]
-
H O
2
(l)
H
+
+
OH
-
(ac)
(ac)
K
w
=
[H ] [OH ]
+
-
=
1x10
-14
pH + pOH = 14
O
H
H
+
H
3
H O
2
(l)
+
ácido
base
3
par ácido-base conjugado
Lewis
Ácido: Recibe pares de electrones
Base: Dona pares
de electrones
Ácidos Fuertes y Débiles
Ácidos Fuertes
HCl
HBr
HI
HNO
3
HClO
3
HClO
4
H SO
4
2
Disociación completa (100%)
H O
2
ácido
base
Cl
-
3
+
base
conjugada
ácido
conjugado
HCl
Cl
-
+
Calcular el pH de una solución 0,01 M de HCl
0,01 M
0,01 M
pH = -log 0,01
= 2
Ácidos Débiles
Inorgánicos (que no son fuertes) y orgánicos
Disociación parcial
(Electrolitos débiles)
Electrolitos fuertes
CH COOH
3
2
ácido
base
CH COO
3
3
base
conjugada
ácido
conjugado
-
+
CH COOH
3
CH COO + H
3
-
+
Ka= 1,8 x 10
-5
CH COOH
3
CH COO + H
3
-
+
Calcular el pH de una solución de ácido acético 0,01 M
Ka= 1,8 x 10
-5
i
f
0,01
0
0
-x
+x
+x
0,01 - x
x
x
Ka=
1,8 x 10
-5
=
x
0,01 - x
2
0,01
x= (1,8x10 x 0,01)
-5
x= 4,2x10
-4
pH= -log x =
3,4
% de disociación
% dis =
x
[ ] inicial
x 100
4,2x10
-4
% dis =
0,01
x 100
% dis = 4,2 %
Bases Fuertes y Débiles
Bases Fuertes
Disociación completa (100%)
Electrolitos fuertes
Hidróxidos
NaOH
Na + OH
+
-
Calcular el pH de una solución 0,01 M de NaOH
0,01
0,01
pOH= -log 0,01 =
2
pH= 14 -2 = 12
Bases Débiles
Amoniaco y derivados (aminas y amidas)
NH
3
2
base
ácido
NH
4
+
-
ácido
conjugado
base
conjugada
Kb = 1,8 x 10
-5
Calcular el pH de una solución de amoniaco 0,01 M
NH + H O
3
2
NH + OH
4
+
-
Kb = 1,8 x 10
-5
i
f
0,01
0
0
-x
+x
+x
0,01 - x
x
x
Kb=
1,8 x 10
-5
=
x
0,01 - x
2
x= (1,8x10 x 0,01)
x= 4,2x10
-5
-4
pOH= -log x=3,4
pH= 10,6
Ácidos polipróticos
2 o más hidrógenos ácidos
H CO
H PO
2
3
3
4
H CO HCO + H
2
3
3
-
+
HCO CO + H
3
-
3
=
+
1x10
-7
Soluciones Amortiguadoras de pH (Buffer o Tampón)
Ácidos débiles con su base conjugada.
Bases débiles con su ácido conjugado.
HA
A
-
+
H
+
HA
A
-
Sal de la
base conjugada
ácido
base
conjugada
A Na
-
+
A
-
+
Na
+
A
-
BASE
(B)
ÁCIDO
(A)
Ecuación de Henderson-Hasselbalch
pH
=
pKa
+
log
[ácido]
[base]
pKa
=
-log Ka
Ácido Carbónico
H CO HCO + H
Ka= 7,94x10
a 37°C
2
3
-
+
3
pK =
6,10
-7
HCO CO + H
3
=
+
3
-
Ka= 7,82x10
-11
pK =
10,1
H O
2
+
CO
(l)
(g)
2
H CO
3
(ac)
2
HCO
+
H
-
+
ácido
base
conjugada
pH
=
pKa
+
log
[ácido]
[base]
pKa = 6,10
Calcular la relación bicarbonato/ácido carbónico para que el pH de la sangre se mantenga en 7,4
7,4
=
6,1
+
log
[ácido]
[base]
1,3
=
log
[ácido]
[base]
10
1,3
=
[ácido]
[base]
=
20
H O
2
+
CO
(l)
(g)
2
H CO
3
(ac)
2
HCO
+
H
-
+
ácido
base
conjugada
pK = 6,10
[ácido]
[base]
=
20
Si la concentración de ácido carbónico en el equilibrio es 0,003 M, ¿Cuál es la concentración de bicarbonato en el equilibrio?
[base]
=
0,003 M x 20
0,06 M
Poder Amortiguador
Calcular el pH si se agregan 0,001 mol de HCl a 1L de agua y a 1L de "sangre"
pH del agua = 7
HCl
Cl
-
+
H
+
0,001M
0,001 M
pH = - log 0,001
pH = 3
H CO
3
(ac)
2
HCO
+
H
-
+
ácido
base
conjugada
pK = 6,10
0,003 M
0,06 M
El ácido clorhídrico reaccionará con el ión bicarbonato (base)
HCl + HCO
3
-
Cl
-
+
H CO
3
2
i
0,001
0,003
0,06
-0,001
-0,001
+0,001
+0,001
f
0
0,059
0,001
0,004
pH
=
6,10
+
log
0,059
0,004
=
7,3
Las soluciones de fosfatos regulan el pH en las células. ¿Cuál será el equilibrio que amortigua el pH?
HCl
+
+
H O
+
H
+
H O
+
H O
+
H O
+
OH
Normalidad
N
=
L de sln
eq sto
Ácidos
Bases
Sales
Los equivalentes dependen de la cantidad de hidrógenos:
HCl
1 mol = 1 eq
H SO
1 mol = 2 eq
2
4
H PO
3
4
1 mol = 3 eq
Los equivalentes dependen de la cantidad de hidroxilos
NaOH
1 mol = 1 eq
Ca(OH)
2
1 mol = 2 eq
Al(OH)
3
1 mol = 3 eq
Los equivalentes dependen de
la carga del catión
NaCl
1 mol = 1 eq
CaCl
2
1 mol = 2 eq
+1
-1
Reacciones de Neutralización
Ácido
+
Base
Sal
+
Agua
HA
M(OH)
+
MA
+
H O
2
H PO
3
4
+
Na(OH)
Na (PO )
3
4
+
H O
2
3
3
El ácido fosfórico es uno de los ingredientes de las gaseosas. ¿Cuántos gramos de ácido fosfórico hay en una gaseosa de 350 mL si para titular 35,0 mL se utilizaron 15,8 mL de NaOH 1,00N?
N
a
*
V
a
=
N
b
*
V
b
N
a
=
N * V
b
b
Va
=
1,00N
*
15,8 mL
35,0 mL
Na=
0,451N
0,350 L
de sln
x
1L sln
0,451 eq-g H PO
x
1 mol H PO
3 eq-g H PO
x
1 mol H PO
98,0 g
3
4
3
4
3
4
3
4
=
5,16 g H PO
3
4
La concentración plasmática de Sodio en sangre es 137 a 145 meq/L. El aumento de sodio en la sangre se conoce como hipernatremia y su disminución hiponatremia.¿Cómo están los niveles de sodio en la sangre de un individuo cuya concentración es 120 mmol/L?
120 mmol Na
+
1 L de sangre
x
1 mmol Na
+
1 meq Na
+
=
120 meq/L Na
+
HIponatremia
A
H
+
H
+
+2
-1
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