1r ciclo pH de una disolución

[gdonoso94]

Hola, alguien podría explicarme cómo hallar la variación de pH en una disolución si se le va añadiendo un volumen de otro compuesto? Por ejemplo, este ejercicio:

A 100 mL de una disolución de HCl 0,1M se le va añadiendo NaOH 0,2M. Calcular el pH:
a) Antes de adicionar el NaOH
b) Al añadir 20 mL de NaOH
c) Al añadir 45 mL de NaOH
d) Al añadir 50 mL de NaOH
e) Al añadir 55 mL de NaOH
f) Al añadir 80 mL de NaOH.

El apartado a) obviamente sé hacerlo, pero a partir de ahí no tengo ni idea... y el problema es que tengo un montón de ejercicios así.

Un saludo!

[H2SO4]

Re: pH de una disolución

Lo que tienes que plantear es la reacción que ocurre

$HCl + NaOH \to NaCl + H_2O$

calculando en cada caso el HCl que te queda. Para hallar las diferentes concentraciones de ion hidrógeno ten en cuenta que el volumen de la solución va cambiando. Luego, calculas el pH como siempre.

Un saludo

[gdonoso94]

Re: pH de una disolución

Podrías ponerme como ejemplo algún apartado resuelto?

No entiendo como calcular el HCl que queda

[H2SO4]

Re: pH de una disolución

a) Antes de añadir NaOH:

Como HCl es un ácido fuerte, está totalmente disociado en sus iones, así que $[H^+] = 0.1$ M, y pH = 1

b) $HCl + NaOH \to NaCl + H_2O$

Número de moles de HCl iniciales: 0.100 · 0.1 = 0.010 mol HCl, que aportan 0.010 mol de iones hidrógeno.

Número de moles de NaOH añadidos: 0.020 · 0.2 = 0.004 mol NaOH, que aportan 0.004 mol de iones hidroxilo.

La estequiometría de la reacción permite ver que esos moles de NaOH reaccionan con lo mismos moles de HCl; por tanto, los moles de iones hidrógeno que quedan en la solución serán:

0.010 - 0.004 = 0.006 mol de iones hidrógeno, así que

$[H^+] = \dst\frac{0.006}{(100 + 20) \cdot 10^{-3} } = 0.05$ M

$pH = - log [H^+] = 1.3$

Y así. Una vez neutralizado todo el NaOH, ulteriores adiciones de base harán el pH básico.

Un saludo

[gdonoso94]

Re: pH de una disolución

Vale, ya lo entiendo, ahora en el apartado d) creo que llego al punto de equivalencia, que si no me equivoco es el punto en el que hay tantos moles de HCl como de NaOH. ¿Cómo calculo ahí el pH?
Y a partir de ahí el número de moles de ión H+ me sale negativo, cómo lo calculo?

[H2SO4]

Re: pH de una disolución

Vale, ya lo entiendo, ahora en el apartado d) creo que llego al punto de equivalencia, que si no me equivoco es el punto en el que hay tantos moles de HCl como de NaOH. ¿Cómo calculo ahí el pH?
Y a partir de ahí el número de moles de ión H+ me sale negativo, cómo lo calculo?

En el punto de equivalencia $[H^+]=[OH^-] = 10^{-7}$ y pH = 7.

A partir de ese punto, lo que has de calcular el el valor de $[OH^-]$; a partir de ahí, el pOH y, por último, el pH. Este ha de ser mayor que 7.

Ten en cuenta que éste -ácido fuerte con base fuerte- es el caso más sencillo, pues la sal resultante no se hidroliza. Cuando el ácido o la base son débiles hay que tener en cuenta la hidrólisis de la sal.

Un saludo

[rupiopan]

Re: pH de una disolución

en esa disolución de iones fuertes es el punto de equivalencia es 7, porque $\left[ {H}^{+ } \right]=\left[ {OH}^{- } \right]$ y no hay hidrólisis

[gdonoso94]

Re: pH de una disolución

Vale, muchas gracias, y continúo en este hilo para no abrir otro:

En esta disolución cómo hallo el pH?

[FONT= ]10mL HAc (1M) + 10mL NaOH (1M). [/FONT]

[H2SO4]

Re: pH de una disolución

Vale, muchas gracias, y continúo en este hilo para no abrir otro:

En esta disolución cómo hallo el pH?

10mL HAc (1M) + 10mL NaOH (1M).

Si te fijas, hay el mismo número de moles de ácido acético que de hidróxido sódico, así que se forma ese mismo número de moles de acetato sódico, es decir, 0.010·1 = 0.010 mol, que representan una concentración de (0.010 mol / 0.020 L) = 0.5 M. El ácido acético y el hidróxido sódico, en un principio, desaparecen.

Pero, a diferencia del ejercicio anterior, ahora el anión acetato es una base débil y en agua reacciona así:

$Ac^- + H_2O \Leftrightarrow AcH + OH^-$

Lo que tienes en la solución es, por tanto, HAc sin disociar, iones acetato e iones hidroxilo en equilibrio.

Trátalo como cualquier equilibrio:

Te quedarán (0.5 - x) mol/L de ion acetato y aparecerán x mol/L de HAc y x mol/L de ion hidroxilo.

$K_b = \dst\frac{10^{-14}}{K_a } = \dst\frac{x^2}{0.5-x }\approx\dst\frac{x^2}{0.5 }$

El valor de Ka, que es la constante de acidez del ácido acético, lo miras en las tablas.

Calcula x, que es precisamente la concentración de iones hidroxilo, y con ello, el pOH. El pH será, por último, 14 - pOH.

Un saludo

[gdonoso94]

Re: pH de una disolución

Y si el numero de moles fuera distinto? Que cantidad de acetato de sodio obtendría en el primer paso?, en el de:

HAc + NaOH ---> NaAc + H2O

Suponiendo que la concentracion del HAc es 1M y el de NaOH es 2M, cuantos moles de NaAc obtendria, la suma?

[H2SO4]

Re: pH de una disolución

Entonces lo que tendrías sería una solución reguladora. Tendrías que aplicar la ecuación de Henderson-Hasselbach.

Un saludo

[gdonoso94]

Re: pH de una disolución

Perfecto, muchas gracias por tu ayuda! me queda todo más claro y me van saliendo los ejercicios!

[rupiopan]

Re: pH de una disolución

ese tipo de problemas se suelen hacer por el método de los balances. escribiríamos las ecuaciones del balance de masas, balance de cargas y ecuación de equilibrio.

y ahí podríamos resolver. es un método muy potente.