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Este documento ofrece definiciones clásicas y modernas sobre ácidos y bases, así como su neutralización. Además, se explican los conceptos de equilibrio ácido-base según Arrhenius, Bronsted-Lowry y Lewis. Se incluyen conceptos relacionados como autoionización del agua, pH y tipos de ácidos y bases.
Tipo: Apuntes
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SERIE 9 – Equilibrio ácido-base Definición antigua: Acido: Sustancias que tenia un gusto seco y agrio. Neutralizan bases, sabor ácido, quema la piel si está concentrado, enrojece el tornasol, suministra H+, disuelve a los metales activos y a los carbonatos. Bases: Sustancias que reconocían al tacto como jabonosas con sabor amargo. Su nombre proviene de basis qué es lo que está debajo y significa reducir el valor a algo. Cuando una base se le agrega a un ácido ellas reducen la cantidad de ácido y si son las apropiadas sus características pueden desaparecer. Neutraliza ácidos, sabor amargo, quema la piel si está concentrado, azulea el tornasol, suministra OH-, disuelven algunos metales y reacciona con grasas para formar jabón. Definición de Arrhenius: Son específicas para el solvente agua. Ácido: compuesto que posee hidrógeno y reacciona con el agua para formar iones H+. Base: Sustancia que en solución producen iones OH-. Neutralización: Reacción entre un ácido y una base para dar una sal y agua. Definición de Bronsted-Lowry: Proceso clave del comportamiento de ácidos y bases es la transferencia de un protón de un ion hidrógeno de una sustancia a otra. Aplican para solventes no acuosos. También sirve para fase gaseosa. Ácido: Sustancia que puede transferir un protón H+. Base: Sustancia que puede recibir un protones.
Una sustancia puede funcionar como ácido solo si otra sustancia se comporta simultáneamente como una base. Es una reacción muy rápida y funciona como equilibrio ya que ocurre en un sentido y el otro simultáneamente. Par conjugado de un ácido o base difieren solo en la presencia o ausencia de un protón. Anfiprótica: Sustancia que puede actuar como ácido o como base (agua). También son anfipróticas el NH3, HSO4-, HPO4-2. Definición de Lewis: Ácido: Sustancia capaz de aceptar pares de electrones. Base: Sustancia capaz de ceder pares de electrones. Autoionización/autoprotólisis del agua: Transferencia de un protón en una sustancia pura. Dos moléculas de H2O forman una molécula de H3O+ y un OH-. O una molécula de H2O forma H+ y OH-. Es una fórmula de equilibrio que está siempre en soluciones acuosas. La constante de equilibrio del agua a 25° (Kw) es 10^-14. En agua pura [H3O+]=[OH-] ya que el líquido es eléctricamente neutro en su totalidad. Despejando en la ecuación de Kw la concentración de hidronios y oxidrilos a 25° en agua pura es 10^-7.
Calculo pH para acidos y bases fuertes: Solo se pueden utilizar si las concentraciones Ca y Cb son 10 veces mayores a 10^-7 M ya que sino no tendría sentido despreciar a los protones de la autoprotólisis del agua. Los aportes del agua son importantes. Ácido fuerte HnA de concentración Ca. HnA→ nH+ + A-n. Como es fuerte [HnA]=[nH+]=[A-n] por lo que el pH se puede calcular como pH=-log(n.Ca) siendo n la cantidad de protones que se disocian. Ca>>10^- Base fuerte B(OH)n de concentración Cb. B(OH)n→ B+n + n (OH)-. Entonces pOH=-log (n.Cb) → pH=14-pOH. Cb>>10^- Ácidos débiles: Se disocian parcialmente en disolución acuosa La magnitud de Ka indica la tendencia del ácido a ionizarse en agua. Cuanto más grande es Ka tanto más fuerte es el ácido y su pH será menor. Bases débiles: Se disocian parcialmente en disolución acuosa. La magnitud de Kb indica la tendencia de la base aceptar protones en agua. Cuanto más grande es Kb tanto más fuerte es la base y su pH será mayor. Grado de disociación: Para electrolitos débiles se puede cuantificar cuan disociada están en solución. El grado de disociación (α) es el cociente entre la cantidad de ) es el cociente entre la cantidad de sustancia disociada, respecto de la cantidad de sustancia inicial/total.
En ácidos o bases fuertes el grado de disociación es 1. Relación de pares conjugados. Un ácido débil genera H+ y su base conjugada y esta reacción tiene una Ka asociada. La reacción inversa, es decir, la de la base conjugada con agua tendrá una Kb asociada. Si se suman estas dos reacciones da la reacción de la autoprotólisis del agua. Si se suman dos reacciones las K se multiplican por lo que Ka.Kb=Kw. Si Ka es grande la Kb de su base conjugada será menor. Cuanto más fuerte es un ácido tanto más débil será su base conjugada. La base conjugada de un ácido fuerte es despreciable y no se comporta como base ya que no reacciona con agua. La base conjugada de un ácido débil es débil. Lo mismo para bases. Sal: Compuesto químico formado por cationes y aniones enlazados mediante un enlace iónico. Se obtienen por reacciones de neutralización donde un ácido y una base reaccionan y forman la sal y agua. Hidrólisis de sales: Sales que en presencia de agua se disocian (vemos totalmente) formando ácidos o bases débiles. Si la hidrólisis de una sal aumenta la concentración de OH- respecto de H3O+ la sal es básica (pH>7) Si la hidrólisis de una sal aumenta la concentración de H3O+- respecto de OH- la sal es ácida (pH<7) Si la hidrólisis de una sal no cambia la C de H3O+ ni de OH- es neutra (pH=7).
volumen de muestra y cargado en el matraz, 4-Adición del indicador ácido-base al matraz conteniendo la muestra, 5-Cargado de la solución titulante en la bureta, 6- Enrase de la bureta, 7-Titulación de la muestra hasta el punto final, 8-Observación del volumen gastado en la bureta, y 9-Cálculo de la concentración de la muestra.