Bien, buenas tardes. Vamos a empezar esta nueva sesión de bases químicas
del medioambiente y como las anteriores, fijaos, os pongo este enlace de la
grabación del curso pasado porque se realizaron actividades prácticas de
exámenes y me gustaría que lo abriéseis y la trabajaseis esta grabación
después de esta, ¿vale? Muy bien, seguimos. Vamos ahora pues, uy, aquí
está, tema de ácido base, ¿de acuerdo? Este es todo el programa que
vamos a ver rápidamente. Introducción, bueno, lo que es un ácido y lo
que es una base, ¿no? Los ácidos, ¿no? Como veis aquí, esas
características del sabor agrio, del sabor amargo, ¿no? Esas disoluciones
ambas en ambos casos conducen a la corriente eléctrica, etcétera, y
cambian de distinto coloración lo que se llaman los indicadores, ¿vale?
Desde el punto de vista más científico y con la teoría de Arrhenius,
diríamos que un ácido es aquella sustancia que en disolución acuosa o en
presencia de agua se disocia, ioniza, liberando protones, iones hidrógeno.
Mientras que una base sería aquella sustancia que en agua, en disolución
acuosa, se disocia liberando iones hidróxilo, iones hidróxilo, ¿eh?
Iones hidróxilo. Iones hidróxilo, OH-. ¿Qué ocurre? Que esta
definición en realidad no es la más adecuada porque en realidad en
disolución acuosa los protones están hidratados. en forma de dióxido
hidróneo. Y después hay sustancias que se comportan como bases que no
tienen grupos OH en su estructura. Entonces, esa definición de base
también es incompleta. Bien. Seguiremos y después tendremos la teoría de
Pronsted y Lohring sobre ácido y base sin antes mencionar lo que se
entiende por reacción de neutralización, que es la reacción de un ácido
con una base para sal más agua. La palabra neutralización parece que nos
lleva consigo algo neutro. Eso no va a ser siempre así. El hecho de que un
ácido y una base reaccionen no siempre dará una sal neutra. Lo veremos
después. La sal neutra la tendremos sólo cuando proviene de ácidos y
bases fuertes. La teoría de Pronsted nos habla de que un ácido es aquella
sustancia que es capaz de ceder o donar protones. Y una base es aquella
sustancia que es capaz de aceptar protones. Protón. ¿Vale? Y en una
reacción de ácido-base es una reacción de transferencia de protones. Una
sustancia que cede protones, el ácido y otro que las acepta la base. Aquí
tenéis una forma genérica ¿no? De una reacción ácido-base HA más B
para dar A menos más BH más. ¿Vale? Fijaos que el ácido ¿no? Cede un
protón a la base y el ácido da lugar a su base conjugada en rojo que es
la especie química que ha perdido un protón. Y la base nos genera el
ácido conjugado que es la especie química que ha ganado un protón. Par
conjugado ácido-base ¿no? ¿De acuerdo? Lo hemos quitado ya. Que son unas
sustancias anfóteras. Aquellas que pueden comportarse como ácidos o como
bases en función con quien se enfrenta. Un ejemplo de sustancia fótera es
el agua. El agua cuando lo enfrentamos con el ácido clorhídrico se
comporta como una base, porque lo que hace es aceptar un protón del
clorhídrico para dar el ión cloruro y el ión hidróneo. Y actúa como
base porque acepta un protón para dar su ácido conjugado, que es el ión
hidróneo. Y sin embargo, si enfrentamos el agua con el amoníaco, el agua
lo que hace es cederle un protón al amoníaco, generando el ión
hidróxido, que es su base conjugada. Y el amoníaco genera su ácido
conjugado, que es el ión amonio. ¿De acuerdo? Entonces, amoníaco no, con
agua, el agua actúa como ácido de bróstex. Y agua con clorhídrico
actúa como base de bróstex. Bien. Cuando tenemos aquí, por ejemplo, otro
ejemplo sería el clorhídrico con el etanol. Como tiene un mayor carácter
ácido, el clorhídrico con el etanol lo que hace es cederle un protón al
etanol. Y el etanol lo que hace es cederle un protón al etanol y
protonarse. ¿Vale? Y dar su base conjugada. Pero también puede ser al
revés, que si lo enfrentamos con el ión hidróxido, lo que hace el
alcohol es cederle un protón. ¿No? ¿Qué son más sustancias anfóteras?
Mira, sustancias anfóteras, aparte de estos dos ejemplos que hemos tenido
aquí, son aquellas sustancias, aquellos iones que tienen un hidrógeno de
ácidos polipróticos. HSO4. HSO4 menos el HS menos. Todas estas son
sustancias anfóteras, porque al enfrentarse con el agua pueden ganar o
perder un protón. Y por lo tanto se pueden comportar como ácidos o como
bases. Esos iones que provienen de ácidos polipróticos son sustancias
anfóteras. También una definición más extensa del ácido-base es la de
Lewis. Lewis es sustancia, ácido es sustancia que puede aceptar un par de
electrones y base es sustancia que puede detonar un par de electrones.
Fijaos aquí el trifluoruro de boro puede aceptar un par de electrones pero
se debería al amoníaco que actúa como base. Aquí se forma un enlace
covalente-deactivo y ¿por qué puede formarse? Porque el boro tiene
orbitales vacíos que puede aceptar pares de electrones. ¿Cómo se pueden
clasificar los ácidos próticos? Los que tienen protones porque los
anteriores y los anteriores se llaman ácidos no próticos. Bueno, pues son
ácidos fuertes, son aquellos que se disocian completamente en agua como el
clorhídrico, el bromídrico, el geodídrico, el nítrico, la primera del
sulfúrico, como veis, el perclórico también y el permangánico.
Entonces, ¿cómo se puede clasificar los ácidos próticos? Bueno, pues
todos estos son los ácidos fuertes. El resto son débiles. Es fácil, nos
aprendemos los siete fuertes y el resto son débiles. Entonces, los restos
son débiles. Aquí veis ejemplos de ácidos inorgánicos como el nitroso,
el carbónico y todos los ácidos orgánicos son débiles, todos. ¿Vale?
Eso es importante. En un ácido fuerte se produce una disociación total,
¿no? La concentración inicial de ácido al final, al tratar con agua, me
dará la disociación total. Para la misma concentración de ionidronio y
de la base conjugada. Sin embargo, un ácido débil no ocurre así, sino
que su ionización es parcial. Es una transferencia parcial. Me quedará
menos de la concentración inicial de ácido y me aparecerá un poco de su
base conjugada y de iones hidróneos. Como veis en este cuadro que tenéis
aquí a la derecha. ¿De acuerdo? Ácidos monopróticos solo tienen un
protón. Ácidos dipróticos o polipróticos que tienen varios protones.
Aquí por ejemplo el sulfúrico, el sulfídrico. Abajo tenéis el
sulfídrico y este es el sulfúrico. ¿De acuerdo? El sulfúrico. Ácidos
binarios. Bueno, los ácidos binarios son los hidrácidos que se llaman. La
combinación del no metal con el hidrógeno y su carácter ácido aumenta
hacia la derecha en la tabla periódica. Y hacia abajo. Entonces el
sulfídrico es más ácido que el agua, que el amoníaco, sin lugar a
dudas. Y la acidez aumenta hacia la derecha debido al aumento de la
electronegatividad y disminuye la basicidad. ¿Vale? La acidez. También en
un mismo grupo aumenta hacia abajo. Es decir, la tabla periódica, la
acidez aumenta hacia arriba y la acidez derecha. Y la basicidad al revés.
Aumenta hacia la izquierda y hacia arriba. Siempre en sentido contrario. Si
estamos comprando distintos oxoácidos, aquel que sea más electronegativo
o no metal será más ácido. Aquel que tenga mayor número de oxígenos
será más ácido. ¿Vale? Aquí, para los ácidos débiles, planteamos una
constante de equilibrio donde definimos la constante de acidez como el
producto de la constante de equilibrio por la concentración de agua.
Porque la concentración de agua es esencialmente constante y al ser
esencialmente constante va incluido dentro de la constante de equilibrio y
eso le llamamos casupa. Cuanto mayor sea casupa, el ácido será menos
débil o más fuerte. En los ácidos polipróticos, a medida que se va
disociando un ácido, la constante de acidez es más pequeña. Otra forma
de expresar la constante de equilibrio o la constante de acidez es a
través del pKa. El pKa es el menor logaritmo de casupa. Cuanto casupa es
más grande, más ácido es. Cuanto pKa es más pequeño, más ácido es.
Cuidado que el pKa es el menor logaritmo de casupa. Y con las bases ocurre
lo mismo. Tenemos las bases fuertes. Las bases fuertes son las que se
disocian totalmente en agua. Y las concentraciones de su ácido conjugado,
evidentemente, en una base fuerte, va a ser la misma que la inicial de la
base. Pero, además, en las bases débiles tenemos que definir también una
constante de equilibrio. Y a partir de esa constante de equilibrio, una
constante de basicidad, que es la constante de equilibrio utilizada por la
concentración de agua. De manera que esta constante de basicidad es
específica, igual que la constante de acidez de cada ácido, de cada base.
Y que es función de la temperatura. Cuanto mayor sea la Kb, más fuerte o
menos débil es la base en sí. Y también definimos lo que se entiende por
pKb. Es el menor logaritmo de Kb. Y cuanto más pequeño sea Kb, más
fuerte será. Cuanto más grande sea el pKb, más fuerte será. más débil
sea aquí tenemos el primer ejemplo ordenar los siguientes ácidos según
su fuerza ácido fórmico, ácido acético, ácido ticloroacético, ácido
cianídrico comparar también las constantes de elasticidad que suelen ser
conjugadas bueno, cuanto mayor sea la constante de acidez hemos dicho antes
que tanto será más más ácido la disolución, más ácido es el mayor
será la concentración de hidronio y la disolución será más ácido y
mayor es la fuerza del ácido el orden de acidez es cuanto más grande sea
que a su par por lo tanto el orden ticloroacético, fórmico acético y
cianídrico que sería el más débil ¿vale? y la base conjugada, la base
conjugada va a variar al revés, lo veremos después pero la constante de
acidez por la constante de basicidad es igual a 10 elevado a menos 14 nos
tenemos que dar cuenta que cuanto más grande sea la constante de acidez
más pequeña será la constante de basicidad y viceversa ¿vale? entonces
aquel que le corresponda al ácido más fuerte que es el ticloroacético le
corresponderá a la base conjugada más débil que es el ticloroacetato
¿no? el ácido cianídrico que sería el ácido más débil la base menos
débil o más fuerte sería el ion cianídrico grado de disociación ¿qué
se entiende por grado de disociación? pues la fracción, no, de mol de
ácido que se disocia en disolución acosa mirad ahora la forma de trabajar
con alfa Muchas veces en los ejercicios no es imprescindible trabajar con
alfa, aunque me den o me pidan el grado de secreción. Lo que sí es
importante es que sepamos relacionar lo que es alfa con la X de siempre que
nosotros hemos trabajado y C, la concentración inicial. Alfa sería lo que
se disocia, lo que se ioniza un ácido por mol, por la concentración
inicial, dividido por la concentración inicial. Entonces, alfa sería X
partido por C. De manera que nosotros podemos poner C, 0, 0, C por 1 menos
alfa, T alfa, T alfa, o bien C menos X, X y X, porque X es T por alfa. La
alfa, evidentemente, tiene que variar entre 0 y 1, ¿no? Que lo que puede
variar es el grado de secreción. Si es del 100%, pues del 0% o del 0%
será, desde luego. ¿Ácidos ibas a ser fuertes? Pues tendrán alfas 1,
prácticamente. Y los ácidos ibas a ser débiles, su constante de acidez o
de basicidad me determina el valor de alfa. Así como la concentración
inicial, ¿eh? Cuidado, pero cuanto más pequeño es la constante de
acidez, normalmente más pequeña es alfa, ¿vale? Sabemos que el agua es
una sustancia anfótera que puede actuar como ácido y como base y que
tiene lugar la autoionización del agua. ¿Cómo puede ser? Como podéis
ver aquí, agua me da ión hidróxido e ión hidrógeno, ¿vale? Aquí
tenéis la constante de equilibrio y el producto de la constante de
equilibrio por la concentración de agua al cuadrado es lo que se llama el
producto iónico del agua, que a 25 grados centígrados vale 10 elevado a
menos 14. Importante, a 25 grados, 10 elevado a menos 14. El escaso W, que
es el producto iónico del agua, sería el producto de la concentración de
iono hidróneo por la concentración de OH-. Esto sería 10 elevado a menos
14. ¿Vale? Concentración de agua sería, por lo tanto, en una disolución
que sea neutra, tenéis que pensar que la concentración de OH- va a ser
igual a la concentración de iono hidróneo. Por lo tanto, si ha de ser la
misma, la concentración que debemos tener es 10 elevado a menos 7. ¿Por
qué? Porque si 10 elevado a menos 14 es igual a la concentración de iono
hidróneo por la concentración de iono hidróneo, x cuadrado, luego x es
raíz cuadrada de 10 elevado a menos 14, 10 elevado a menos 7 molar. ¿Qué
es lo que ocurre en una disolución neutra? Una disolución ácida será
aquella en que la concentración de iono hidróneo es mayor que 10 elevado
a menos 7. Por lo tanto, será mayor que OH-. En una disolución básica,
lo contrario. Aquella que la concentración de iono hidróneo sea menor que
10 elevado a menos 7, más pequeña que la concentración de OH-. ¿Vale?
¿Qué pasa? Que estas concentraciones que hay de iones hidróneos... Iones
hidróneos son muy pequeños, muy bajos. El orden de exponentes negativos,
menos 3, menos 5, menos 7, menos 10. Entonces, nosotros definimos otro
parámetro que también nos mide la acidez. ¿Y qué nos hace medir la
acidez de una forma más fácil, más sencilla de interpretar? que es pH
igual a menos logaritmo de la concentración de hidróneo o pH igual a
menos logaritmo de la concentración de H-. De manera que nosotros diremos
que una disolución es neutra cuando el pH es 7, porque dice A-7 es 7, no
el pH menos logaritmo, dice A-7 es 7. Diremos que una disolución es ácida
cuando el pH es menor que 7 y es básica cuando el pH es mayor que 7.
Existe una relación muy importante entre el pH y el pOH que se produce a
partir del producto iónico del agua aquí lo tenéis, ¿vale? Caso W dice
la concentración de hidróneo por la concentración de H- igual a 10 a la
menos 14, ¿no? Se puede deducir que el pH más el pOH siempre será 14,
por eso a partir de uno podemos actuar fácilmente el otro. Vamos a ver un
problema de un ácido fuerte. Tenemos aquí el iónico, un ácido fuerte se
disocia completamente del ácido clorhídrico. Inicialmente tenemos 0,1,
¿vale? Al final, bueno, ¿qué cambio tenemos aquí? Pues que se disocia
totalmente. Pierdo 0,1 y me aparece 0,1 y 0,1 de hidróneo y 0,1. Al final
tendré el 0,1 también de hidróneo y por lo tanto la concentración de
hidróneo es 0,1 y por lo tanto el pH será en el logaritmo de 0,1. Esta
forma de hacer estos cuadros, ya veis el cambio cuando aumenta, cuando va a
aumentar... Yo lo puedo hacer en dos líneas, reaccionan y formados, pero
se puede hacer en solo una línea poniendo cambio, menos cuando pierdes y
más cuando aumenta, ¿no? Cambio negativo indica una disminución, la
concentración y cambio positivo un aumento. Una disolución de ácido
nídrico 0,05 molar, ¿cuál será su pH? Bueno, es un ácido fuerte, está
totalmente disociado, eso quiere decir que la concentración de hidróneo
será la misma que la de ácido inicial, 0,05, o el pH es menos logaritmo
de 0,05. ¿Bases fuertes? Pues lo mismo, una base fuerte puede ser el
hidróxido de sodio, todos los hidróxidos de los alcalinos son bases
fuertes, y los alcalinos terros se pueden considerar como fuertes.
Entonces, en la disolución del hidróxido de sodio en Na más y OH menos,
aquí el agua no interviene en la estequiometría, se pone encima de la
flecha, cuidado con ese detalle, si yo tengo una concentración inicial
0,01 molar de NaOH, al final de OH menos tendré 0,01. Luego el pOH sería
menos logaritmo de 0,01, menos logaritmo de 0,01 es 2. Pero esto es el pOH.
¿Cuánto? ¿Cuál será el pH? Pues pH más pOH es igual a 14, luego 14
menos 2 me ganará el pH, que es 12. Cuando tenemos un ácido débil, como
aquí veis que es el ácido fluídico, que tiene constantes 6,76 por y-4,
inicialmente tenemos una concentración 0,05 molar, en el equilibrio que
tendremos 0,05 menos X, X y X. Entonces yo puedo expresar la K sub A, como
veis, y tendría que resolver una ecuación de segundo grado. Resolviendo
una ecuación de segundo grado tendremos los valores, simplemente tomaremos
el valor positivo. Y si los dos no salían positivos, el cuyo caso sería
el menor de 0,5 porque no pueden quedar moles negativos. ¿Sí? Eso es
importante. Entonces la X sale 0,0186, eso sería la concentración de
hidrógeno y por lo tanto el pH es 1,71. Ahora bien, normalmente esto
siempre lo podréis hacer, ¿no? Lo que se ioniza un ácido o una base de
vid es muy poco. Y como primera aproximación, lo que tenemos en el
denominador, este 0,35 menos X, lo podemos aproximar a 0,5. ¿Vale? A 0,5.
¿Vale? De manera que nos ahorramos la ecuación de segundo grado. Eso es
importante en un examen porque los minutos comen. Entonces la X no me
saldría 0,019, eso sería la concentración de hidrógeno y el pH 1,72.
Daos cuenta que la diferencia es de una centésima y eso no es variación
significativa. ¿Bien? Con respecto al tiempo que se utilizaría en el
primer que resolver la ecuación de segundo grado. Se admite que esta
aproximación es aceptable cuando el alfa, que no salga, sea menor o igual
que un 5%. Porque eso es asumir un error de un 5%, ¿no? Alfa sabemos que
es X partido por C. X la sabemos, entonces alfa sería la X, 0,019 partido
0,5 y por 100. Lo tenéis aquí a la derecha. 0,8%. Como es menor de un 5%
lo aceptamos y una diferencia del pH de una centésima evidentemente no es
un problema. ¿Vale? ¿Qué relación existe entre la constante de
ionización de un ácido débil y su base conjugada? Aquí tenéis la
demostración, pero simplemente os digo el resultado, que es interesante
que lo sepáis. Aunque antes lo hemos comentado indirectamente, que el
producto de la constante de acidez por su base conjugada es igual al
producto iónico del agua, a K sub W. Y esto ocurre en todos los ácidos y
en todas las bases. K sub A, K sub B, igual a K sub W. El producto de la
constante de acidez por la constante de base de actividad, que es su base
conjugada, es igual al producto iónico del agua. Calcular pH de una
disolución 0,05 molar de ácido acético. K sub A, 1,8, cuenta menos 5.
Planteamos como antes, 0,05 menos X más X más X, y hacemos esa
aproximación. ¿Qué aproximación le hacemos? Que 0,05 menos X es 0,05.
Nos ahorramos la función de un doble, X sale en 9,5, porque tenemos 4, y
directamente sacamos el pH. Si queréis, podemos comprobar que me estamos
poniendo un alfa más pequeño de un 5%. Sería 9,5 por 10 a la menos 4,
entre 5 por 10 a la menos 2. Esto aproximadamente es 2 por 10 a la menos 2,
un 2%. Eso quiere decir que la aproximación es correcta. Siempre que me
sale un alfa menor de un 5%, es correcto. Se dispone en el laboratorio.
Estas disoluciones de ácidos fuertes se mezclan 50 de una con 50 del otro.
¿Cuál será el pH? ¿Qué tenemos que hacer para esto? Son dos ácidos
fuertes. Simplemente lo que tenemos que hacer es calcular... los moles que
tenemos de ácido fuerte y, por tanto, de iones hidróneo de la primera
disolución multiplicando la molaridad por el volumen y de la segunda
disolución multiplicando también la molaridad por el volumen. Sería 5
por 10 a menos 4 y 2 por 10 a menos 3. Porque el número de moles es igual
a la molaridad por el volumen. Si no hacemos un factor de conversión, el
volumen 50 mililitros, tenemos 0,01 moles por 1.000 mililitros. O lo
pasáis a litros, los volúmenes, como queráis. Ya tenemos los moles.
¿Qué hacemos a continuación? Sumamos los moles y dividimos por el
volumen total, que son 100 mililitros 0,1 litro. Y de aquí obtenemos la
concentración. La suma es 2,5 por 10 a menos 3 y lo dividimos entre 0,1,
será 2,5 por 10 a menos 2. Que será la concentración. La concentración
resultante de un hidróneo. Y a partir de aquí sacamos el pH, que sería
1,6. Aquí tenemos una disolución de ácido fluídico, que es un ácido
débil. Me dicen que la concentración de un hidróneo es 5 por 0,5 por 10
a menos 5 y que calculemos ahora la casopar. Bueno, pues planteamos el
equilibrio inicial 0,1, equilibrio 0,1 menos X, X y X. Ya me da la
concentración de hidróneo. ¿La concentración de hidróneo qué es? X.
¿No? La concentración de hidróneo es X. Luego la casopar, que es X por X
por 0,1 menos X. ¿No? Pues bueno, fijaos como aquí otra vez podemos
despejar esta X que está restando a 0,1 porque es 5,5 por 10 a menos 5.
¿De acuerdo? ¿De acuerdo? Entonces, ¿qué sale K sub A? Pues 3 por X
elevado a menos 8. En este caso. Salvo error de omisión. Aquí tenemos una
disolución. Ah, que también me pedía, perdona, atargado de ionización.
¿Qué es la ionización? Alfa. Alfa, que es X partido por C. ¿Vale?
¿Vale? Entonces, simplemente se trata de dividir la X partido por C y
multiplicar por 100. Y sale un 0,055%. ¿Vale? Ahora me piden el pH de una
disolución de amoníaco 0,05 molar, cuyo grado de disociación es 0,019.
Ella es la constante de basicidad. Fijaos el cuadro cuando trabajamos con
alfa, que no es imprescindible hacerlo así. Pero bueno. C por 1 menos
alfa, C alfa y C alfa. También se puede poner C menos X, X y X. Y fijaos,
como me dan alfa, pensad que alfa es C partido por X. Luego la X, ¿a qué
es igual? A C, 0,05 partido por alfa. Por si lo queréis hacer por otro
método, ¿eh? Con las X. Os dará lo mismo, ¿eh? No os preocupéis.
Bueno. Pues para obtener el pH, la concentración de OH es C por alfa,
¿no? O X, que será X. Y podemos calcular primero el pOH, que es mucho
más cómodo ya que tenemos la concentración de ionihidroxilo. ¿no? y
calculamos el pOH, después con la fórmula que nos relaciona pH y pOH, que
es la suma es igual a 14, calculamos el pH ¿cuál sería la K sub B? la K
sub B se puede calcular pues a partir de las concentraciones en equilibrio
de amonio, hidróxido y amoníaco, sería C alfa por C alfa partido de C
por 1 menos alfa se puede tachar una C y me queda la expresión que tenéis
aquí abajo se sustituye numéricamente y tenéis el valor incluso
podríamos haber despreciado el 0,019 que está arrastrando pero bueno los
indicadores son sustancias que disolvían cosas también de color según el
pH en las prácticas trabajaréis, ¿no? la penoptaleína es incoloro es
medio ácido es decir, por debajo del pH 8 y es rojo un rojo fucsia a pH
9-10 a partir de 9-10 pues hay otros indicadores como veis aquí que miran
en otra zona de pH la penoptaleína pilla pH básico ¿vale? pues también
está el azul de bromodimol ¿no? pero no está aquí que pilla sobre pH 7
de color amarillo y azul etcétera el naranja de metilo, la forma básica
amarilla la forma ácida es rojo bueno carácter ácido y básico de las
disoluciones de sales es importante la sal es un compuesto iónico que
está formado cuando reacciona un ácido y una base ¿No? Entonces estas
sales se ionizan en agua y alguno de sus iones, si provienen sus iones de
ácidos o bases débiles, dan la reacción que se llama hidrólisis. Y
entonces hacen que la disolución no sea neutra, sino que pueda ser ácida,
básica o neutra. Cationes ácidos, pues por excelencia el ion amonio,
¿no? Veis aquí el ion aluminio, todos los metales de transición nos
indica, el ion plomo, el ion estaño. Los neutros, los que no dan la
reacción de hidrólisis. Y los alcalinos y alcalinotéreos, veis, titio,
sodio, potasio, rubidio, cesio, beribio, magnesio, calcio, estoncio, valio.
A eso los consideramos neutros. Y básicos no hay. ¿Y los ácidos? ¿Los
aniones? Bueno, los aniones neutros son los que provienen de ácidos y
bases débiles. Fuertes, perdón, fuertes. Entonces, clorocap, clorato,
nitrato, ¿no? Y había dicho siete, ¿no? Yo creo que estaba él. Sería,
¡uypa! Un momento, no es que haya pasado. El ion permanganato, ¿no? Y la
primera del sulfúrico, ¿eh? H, bueno, el HCO4 menos también, bueno, no,
es que la primera del sulfúrico es fuerte, la primera del sulfúrico. Lo
más que este puede actuar como ácido y como base. Y aniones básicos,
todos los que provienen de ácidos débiles. Todos los que provienen de
ácidos débiles. Si queréis, quitemos el hidrógeno sulfato para evitar
confusiones. Bueno, nos piden aquí que clasifiquemos estas soluciones en
ácidas básicas o neutras. ¿De qué va a depender? De que sus iones
provengan de ácidos o bases fuertes o débiles. El KI, o sea, el K+, no va
a reaccionar con el agua porque proviene de una base fuerte. Y el I-,
tampoco reacciona con el agua porque proviene de un ácido fuerte. Entonces
la disolución es neutra. Pero el KF sí, que el K no reacciona, pero el
ion fluoruro, como viene de un ácido débil, como habéis visto, sí que
da la reacción de hidrólisis. Por lo tanto se establece este equilibrio y
la reacción será básica, pH mayor que 7. Y el 100-1 de potasio igual, el
ion potasio no reacciona, pero el ion fluoruro no reacciona. Y el ion
cianuro, que proviene de un ácido débil, como es el ácido cianídrico,
da la reacción de hidrólisis para dar ácido cianídrico más OH-. El
acetato de sodio será una disolución básica. ¿Por qué? Porque el ion
sodio no da la reacción de hidrólisis por ser un catión neutro. Y el
acetato sí que da la reacción de hidrólisis para dar ácido acético y
OH-. ¿Cómo sacamos esa constante de basicidad de la base conjugada del
acético? Pues K sub A por K sub B igualizamos K sub C, ¿no? Eso está
claro. Bueno, aquí tenéis calcular el pH de la hidrólisis de una
insolución 0,25 molar de cianuro de sodio. Bueno, ya tenemos primero la
reacción de hidrólisis del cianuro, ¿no? Aquí lo tenemos. Esta K sub B
se puede calcular a partir de la K sub A, ¿no? ¿No? Sabemos que el
producto de constantes es X a la menos 14. Y, por lo tanto, si queremos
calcular el grado de hidrólisis, ¿no? Y el pH, pues bueno, pues andamos
en el equilibrio. X y X es lo que se formaría en esta reacción, ¿no? Y
0,25 menos X es lo que me quedaría en el equilibrio, ¿eh? Esto sería
equilibrio, no sé, no está aquí indicado, pero bueno. 0,25 menos...
Menos X, X y X. Volvemos a despejar la X respecto a 0,25. Nos ahorramos
tiempo. Sacamos la concentración de OH menos el pH y el pH, ¿eh? Por
diferencia. Con el 14. pH más pH igual al 14. ¿No? ¿Y cuál sería el
grado de hidrólisis? El grado de hidrólisis es alfa. Igual que el grado
de disociación y organización. Sería X partido por C. Siendo C la
concentración inicial. Fijaos como el grado de hidrólisis es muy
pequeño. Un 0,8% Está muy poco ionizado. Una disolución ácida sería
una disolución de cloruro-amonio. ¿Por qué? Porque el cloruro no da la
reacción de hidrólisis porque proviene de un ácido fuerte, pero el
ión-amonio sí que da la reacción de hidrólisis porque proviene de una
base débil. Entonces el ión-amonio con agua nos da amoníaco y
ión-hidróneo y se establece este equilibrio. Pues la disolución es
ácida porque el ión-amonio al dar reacción de hidrólisis genera
ión-hidróneo. Aquí tenéis un ejemplo de cómo calcular el pH en una
disolución de cloruro-amonio. Hay que calcular la K sub A del ácido
conjugado al amoníaco, que es K sub W partido de la K sub P. Planteamos el
equilibrio como antes, XX, 0,1 menos X, nos ahorramos la ecuación del
segundo grado, vemos la X lo que vale, 7,5 por esa menos 6 y el pH sería
5,1. 5,1, una disolución ácida, pH menor que 7. ¿Qué es una disolución
reguladora? Aquella que mantiene un pH constante cuando se ionizan, cuando
se adicionan pequeñas cantidades de ácido o de base. Eso es muy
importante, al adicionar un ácido a una base fuerte, el pH permanece
esencialmente constante. Está formado por un ácido y su base conjugada,
como por ejemplo ácido acético y acetato de sodio, amoníaco y
ión-amonio, es decir, siempre que tengamos concentraciones similares De un
ácido y su base conjugada, o de una base y su ácido conjugado. Ahí
tenemos una disolución reguladora. ¿Qué pasa en las disoluciones
reguladoras? Como se ioniza muy poco el ácido y la base, las
concentraciones en el equilibrio de ácido y de base, o de sal y de ácido,
o de sal y de base, son las iniciales. Y podemos calcularlas, como siempre,
planteando el equilibrio, despeciando la X que suma y que resta, o bien con
esta fórmula que tenéis ya, con logaritmos y el pH, donde pH es pKa,
logaritmo de la sal partido del ácido, siendo las concentraciones de sal y
de ácido las concentraciones iniciales. Porque lo que se ioniza es tan
pequeño que se puede despeciar las X que suman y restan. Y en una base
también, amoníaco, amonio, ¿no? pH, pKa sub B, logaritmo de sal
partido... ...por la concentración de base. Aquí es otro de cómo
preparar una disolución reguladora. Bueno, las valoraciones de
ácido-base, esto tenéis una práctica, os toca hacer una valoración de
ácido-base. Y lo que se trata de que se introduce un indicador, si
vosotros lo hacéis con un ácido y una base fuerte, como es el
clorhídrico y el ácido de sodio, y se produce un indicador que cambia de
color justo en el punto de equivalencia. En este caso, como es una sal
neutra, es en el punto de equivalencia. Si el ácido de sodio es pH 7, el
rango de pH nos lo da el azul de bromotimol, que vira pH 7. Azul de
bromotimol a pH 7. Entonces, ¿cómo podemos calcular la concentración o
el volumen que se precisa de un ácido a una base a partir de los otros
datos? Ustedes tienen que saber que siempre en el punto de equivalencia,
los equivalentes de ácido son iguales a los equivalentes de la base. Y por
lo tanto, la normalidad utilizada por el volumen de ácidos y bases ha de
ser el mismo. Número de equivalentes de ácido igual a número de
equivalentes de la base. Normalidad del ácido por volumen del ácido igual
a normalidad de la base por volumen de la base. Hay algún volumen de HCl
que se necesita para neutralizar 20 mililitros de NaOH, 0,15 molar. Esto es
con un cálculo estequiométrico. Se puede hacer como está indicado aquí,
con el R3 o simplemente con un fator estequiométrico. Fijaos, tenemos que
neutralizar 20 mililitros de disolución de NaOH. ¿De qué concentración?
0,15 moles de NaOH es... ...a 1.000 mililitros de disolución. La relación
es 1 es a 1, un mol de HCl es un mol de NaOH. Y después nos dicen que es
0,5 molar. Ahora, 1.000 mililitros de disolución de clorhídrico es a 0,5
moles de clorhídrico. Es una forma de hacerlo, también lo podéis hacer
como aquí se indica, calculando primero los moles. Los moles consumidos,
después como los moles son 1 es a 1, pues calcular qué volumen de ácido
se corresponde a esos moles. Bueno, aquí tenemos lo mismo, sabe para el
laboratorio 8 gramos de disolución de NaOH hasta 250 mililitros. Calcular
la molaridad. Pues simplemente la moralidad que será calcular los moles de
CO2 más a moles, el volumen más amolecular, y dividir por el volumen en
litros y tendré la concentración 0,8 molar. Después me pide calcular el
pH resultante al añadir a estos 250 mililitros de la disolución de
hidróxido de sodio 250 mililitros de la disolución de ácido clorhídrico
0,2 molar. Bueno, ¿qué tenemos que hacer? Pues calcular los moles que
tenemos en cada una de las dos disoluciones. Vemos que tenemos 0,05 moles
de clorhídrico, por un lado, y de NaOH tenemos 0,2 moles. Entonces aquí
sobran los moles de NaOH que quedan sin neutralizar. Y es lo que me va a
determinar el pH, porque la disolución neutra de una sal de crudo de sodio
es neutra. ¿No? Entonces, al tener la concentración, al tener los moles
de NaOH, dividido por el volumen total, que es un mililitro, tendré la
concentración, pues tendría los moles, paso a concentración, a moles por
litro, y después divido por el volumen. ¿Y cuál es el volumen? Los 500
mililitros, 0,5 litros. 0,5 litros. Y ya tenemos la concentración, ¿no?
La concentración de OH. Y a partir de aquí el pOH y el pH, sabiendo que
el pH más el pOH es igual a 14. Bueno, el pH del suelo, ¿a qué
importancia da el pH en sistemas naturales? Aquí a veces hay alguna
pregunta de tema a desarrollar. Hablaremos en algún momento sobre este
tema. ¿De qué depende el pH del suelo? Pues está determinado por la
composición de la roca madre, de la vegetación y del clima. No se suelen
producir variaciones significativas debido a la capacidad amortiguadora de
los suelos. El pH de los seres vivos tiene un margen muy estrecho debido a
los amortiguadores fisiológicos. El pH del agua, en aguas dulces, oscila
entre 6,5 y 8,5 por la presencia de salas minerales y en el agua del mar
puede ser más alto, entre 8 y 8,3. Ahora bien, en determinadas zonas de
explotaciones mineras o por accidentes, el pH puede disminuir dos o tres
unidades. El CO2 determina e influye en la acidez del agua. Cuando se
ingresa. Obviamente la sobriedad del dióxido de carbono puede afectar a la
respiración de organismos acuáticos. La condensación de CO2 a 25 grados,
disuelto, ya sabéis que es 1,146 por 10 a menos 5 molar. La constante de
acidez. Sabemos lo que es la constante de acidez del ácido carbónico. Y a
partir de aquí podemos sacar las concentraciones de bicarbonato y de
protones y ver que el pH es del orden de 5,65. Es un pH ácido, ¿no?
Cuando tenemos esta concentración de CO2 disuelta en agua. La lluvia
ácida se debe a la presencia de óxidos de azufre y nitrógeno en la
atmósfera, que provienen de la combustión del carbón, derivado en el
petróleo, de procesos industriales y además de fuentes naturales. No todo
es antropogénico. Óxidos de nitrógeno proceden de la desnitrificación,
en forma de negrosol, de procesos de combustión a altas temperaturas. ¿De
acuerdo? Óxidos de azufre proceden de fuentes naturales, de organismos
vivos, de placto marino, de volcámoas, de volcanes y de fuentes
antropogénicas. Ese odo es liberado de la atmósfera por cuestiones
antropogénicas, por el hombre, por la humanidad, es tres veces mayor que
por efectos naturales. Todo ello porque el ácido sulfúrico que se puede
generar con la lluvia ácida es un ácido fuerte, que se disuelve
totalmente en agua y que acidifica, igual que ocurre con el ácido
nítrico. ¿Cuáles son los efectos de la lluvia ácida? Mayor disolución
de metales, afecta a la transcripción de las plantas, disuelve algunos
metales del suelo, los moviliza, bueno, más que disolverlos, los moviliza
porque están disueltos, los lleva de un lado a otro. Provoca corrosión.
Provoca corrosión de materiales porque se oxida y después también está
el mal de la piedra, ¿no? Que el carbato de calcio mediante un ácido,
¿no?, mediante la lluvia ácida se va disolviendo porque es parcialmente
sólido en agua. ¿Cómo podemos combatir la lluvia ácida? Pues sustituir
el combustible, combustibles alternativos que no tengan estos contaminantes
de azufre y nitrógeno. Eliminación de la azufre en los combustibles
fósiles, eliminando el CO2 de los gases producidos en la combustión, por
ejemplo. Bueno, modificación, procesos alternativos de menor
contaminación, modificación de condiciones de combustión interna, etc.
Cambios en los medios de hábito y de transporte, que consumamos menos
combustibles fósiles, todo eso ayudará. Bien, vamos a pasar ahora a las
preguntas de examen. Al menos vamos a ver las del curso pasado, aunque
fijaos que aquí hay muchas, pero ya os he avanzado al principio de la
clase, que veáis esa grabación ahora después donde tendréis la
resolución de exámenes desde el curso 22-23 para atrás. Dice aquí,
¿qué concentración debe tener una disolución de amoníaco? Para que su
pH sea 10,35. Bueno, esto cayó el año pasado. El amoníaco y iona acuosa,
la disolución acuosa nos genera iona amonio y iono hidróxido. ¿Vale?
Aquí en vez de poner cambio he puesto X00 y raya XX es lo mismo que antes.
Podría haber puesto menos X y X y X, una única línea. Lo he puesto en
dos líneas para que esté más claro. ¿Vale? La K sub B sería X por X
partido C menos X. No. Aquí nos dice cuál tiene que ser el pH, que es
10,35. A partir del pH yo puedo tener el pOH, ¿no? Y a partir del pOH la
concentración de iono H, de iono hidróxido, que es 10 elevado a menos
3,65. 10 elevado a menos 3,65. Sería la X. Entonces, a partir de aquí,
con la expresión de la constante de Arcibel, podemos despejar C, que es la
concentración inicial, y sale 2,78 por esa menos 3. Un problema un poco
laborioso, como veis. Dice, ¿cuál será el pH de una disolución 0,01
molar de acción cianídrico? Sabiendo que tiene un pKa de 9,2. Ojo, pKa de
9,2 quiere decir que la K sub A es 10 elevado a menos 9,2. Hay que utilizar
la calculadora para ver lo que representa este número 9,2 después, o al
final, como queráis. Hacemos el cuadro inicial 0,01 restan X, nada y nada
de los productos, y se formarán a la derecha X y X. En el equilibrio 0,01
menos X, X y X. Sustituimos, despejamos la X con respecto a 0,01, siempre
podemos despejar, siempre cuando despejamos estamos despejando algo que
suma o resta. Nunca nada que multiplica, ¿eh? Cuidado con ese detalle. Y
vemos que la X sale 2,51 por 10 a menos 6, mucho más pequeño que el 0,01.
10.000 veces más pequeño, entonces no hay problema, ¿no? Si no
calculáis el alfa, ¿no? Sería 2,51 por 10 a menos 4, ¿no? Y saldría,
pues, en tanto por ciento, 2,51 por 10 a menos 2%. El pH, pues, menos el
logaritmo de la concentración de hidrógeno, que es la X y tenemos ese pH
de 5,6. Determina el pH de una disolución obtenida al disolver 5 gramos de
ácido salicílico en 100 mililitros de agua considerando la presencia Que
la presencia del ácido no afecta al volumen final de la disolución.
Bueno, pues lo primero que hacemos es calcular la molaridad de la
disolución. 5 gramos de ácido dividido 0,1 litro de disolución. Un mol
de ácido son 138 gramos. Una disolución 0,36 molar. Entonces, una vez que
tengo 0,36 molar, alguien me puede decir oiga, es que yo no sé escribir
ácidos alicídicos. No hace falta. Ya me dan la masa molecular. Es un
ácido monocrótico. Bueno, pero ¿qué calor ya lo dice? Entonces, HA más
agua va a dar A menos más H3O más. ¿Vale? Entonces, inicialmente es
0,36, reaccionan X y se formarán X y X. En el equilibrio 0,36 menos X, X y
X. ¿Vale? ¿Qué tengo que hacer? Obtener este valor de X. Lo estamos
planteando en la ecuación con la K sub A. Y aquí despreciamos esta X que
resta. Otra vez, hacemos esa aproximación. ¿No? Y despejamos la X y salen
2. Por ahí se le da A menos 2. Luego el pH sale 1,70 aproximadamente. Si
no hubiéramos despejado la X y hubiéramos resultado la ecuación de su
dorado, se hubiera cambiado una o dos centésimas el pH. Pero no es
relevante. Otro que cayó en el pasado fue este. Dice, el pH de una
disolución de ácido nítrico es 1,5. Si a 25 mililitros de esta
disolución se añaden 10 mililitros de una base fuerte 0,05, la calculo en
un nube de moles de ácido nítrico que quedan sin reaccionar. ¿Cómo
hacemos esto? Estas reacciones de neutralización. Bueno, nos damos cuenta
que es una reacción 1-1, nítrico con hidróxido de potasio. ¿No?
Calculemos los moles. que tenemos inicialmente de cada una de las dos
disoluciones hay 25 mililitros de concentración 3,16 por el calor 2 molar
de nítrico 10 mililitros de concentración 0,05 molar de KOH calculamos el
número de moles que tenemos en cada uno de ellos y vemos que está en
exceso, ¿quién? el nítrico ¿cuánto sobra de nítrico? pues 29 por el
cero elevado a menos 5 o 2,9 por el cero elevado a menos 4 serían los
moles de nítrico que estarían en exceso aquí ya tendríamos los
exámenes de hace dos años que estarían explicadas en la grabación que
os he dicho al principio de la clase así que os invito a que os pongáis a
trabajar esa grabación con todos estos ejercicios que hay aquí y si
tenéis alguna duda, como siempre, me la pasáis por el foro o un correo y
la resuelvo seguro, ¿de acuerdo? me metidme ya para ir acabando y nos
vemos en el próximo video que comentemos la PEC que salió el año pasado
pues este año sale parecida dice, ¿el ácido conjugado de ion cianuro
cuál es? pues el ácido cianídrico HCN ¿no? sí, ¿no? especie química
que resulta de aceptar un protón el ácido cianídrico vale una
disolución acuosa del fosfato de sodio es neutra esto es falso, ¿por qué
es falso? pues aunque el ion sodio proviene de una base fuerte y por lo
tanto no da la reacción de hidrólisis el ion fosfato proviene de un
ácido débil fosfato más agua para dar el hidrógeno fosfato ¿no? ion
hidrógeno fosfato más OH- entonces esta reacción de hidrólisis
justifica Que esta disolución, ¿no?, de una sal cuyo cateo es neutro y
cuyo anión proviene de un ácido débil siempre sea básico. Siempre sea
básico. La lluvia ácida se produce el dióxido de azufre y los óxidos de
nitrógeno sueltos en agua. Verdadero, vale. Dice, tomamos volúmenes
iguales de clorhídrico y de nítrico, ambas de igual concentración, 01
normal y se valoran con dióxido de sodio, CO2 normal. ¿Cuál de las dos
necesita mayor cantidad de base para su neutralización? Bueno, pues
sabemos que en toda neutralización, no. Tomamos volúmenes iguales y misma
concentración de clorhídrico y nítrico y valoramos con SOSA 02 normal.
Bueno, ¿cuál de las dos necesita mayor cantidad de base para
neutralización? No, los dos lo mismo, ¿no?, porque hay el mismo número
de amores, ¿vale?, y dióxido de sodio. vamos a necesitar el mismo número
de moles porque tenemos inicialmente de clorhídrico tenemos
concentraciones de 0,1 normal o 0,1 molar porque son ácidos monopróticos
0,1 y 0,1 luego evidentemente al ser 0,1 y 0,1 el nítrico y el
clorhídrico tienen los mismos moles y por lo tanto la normalidad por el
volumen del ácido es igual a la normalidad por el volumen de la base
Igual, ambos. Otra cosa es que el volumen de base que se necesite sea la
mitad que lo que tengamos de ácido. ¿No? V a partido por 2. Eso es otra
cuestión. ¿Vale? Tenemos 9,8 de cianuro de sodio que se disuelve en agua
hasta un volumen de 250 mililitros, determina el grado de dióxido y el pH.
Bueno, aquí hay que ver que el cianuro de sodio, una sal, que va a ser una
sal básica. ¿Por qué es básica? Porque el dióxido de sodio proviene de
una base fuerte, no da la reacción de hidrólisis. Pero el dióxido de
cianuro proviene de una base débil y sí da la reacción de hidrólisis. Y
sí da la reacción de hidrólisis. Aquí tenéis este equilibrio que lo he
hecho con alfa, pues se puede hacer con la X. ¿No? Vamos a sacar la
constante de hidrólisis o constante de basicidad. Calcular la
concentración inicial de cianuro. 1 de sodio, que será la misma que
decía el cianuro. Serían los moles partido por el volumen. Y la constante
de hidrólisis sería C sub 0 alfa cuadrado partido de 1 menos alfa. ¿No?
O siempre aproximamos 1 menos alfa igual a 1. Y aquí sacamos el alfa. Como
sale muy inferior al 5%, nada menos que un 0,559%, diremos que la
aproximación está bien hecha. ¿No? Es una sal bastante débil, ¿no? Y
el pOH, el pOH es menos logaritmo de la concentración de OH, que sería...
que es un cero alfa, el pOH sería 2,35, y el pH sería 14 menos el pOH,
11,65. Bien. Bueno, pues esto sería en principio la sesión que hemos
tenido hoy. ¿De acuerdo? Os recuerdo que vamos a tener las prácticas de
laboratorio presenciales en el centro de aquí de Palma de Mallorca, de
Baleares, el fin de semana 21 y 22 de marzo. Y que las prácticas que vamos
a desarrollar son la cristalización del ácido benzoico, ácido base, que
se va a preparar disoluciones y una neutralización. ¿Vale? También la
destilación, que es muy interesante. Y por último, quizás la práctica
más completa, sea la dureza del agua. Determinar la concentración de ion
calcio y de ion magnesio. Tenéis en el foro de tutorías los guiones,
aunque el equipo docente los tiene también ahí indicados, ¿no? Y se
trata que lo veáis, ¿no? Y que para el día de las prácticas pues los
tengáis en dispositivo electrónico. No se metan los guiones impresos. Yo
os facilitaré más información de las prácticas en el foro de tutoría.
¿De acuerdo? Venga, muchos ánimos y seguimos adelante.