Divulgación Soluciones reguladoras

[China]

Hola, tengo una duda, seguro que es simple, pero no lo consigo ver:

A 222 ml de una disolución de acético 1 M se adicionan 51,4 gramos de acetato sódico, llevando el volumen hasta 3 litros de agua. Calcular el pH de la disolución. Ka=2. 10-5

Este problema se resuelve, mediante reguladoras, se calcula la concentracion de cada especie en la mezcla y se aplica la ecuacion de Henderson Hasselbach para calcular el pH.

Resolvi, este otro de la misma manera, pues se supone que tambien se forma una diisolución reguladora, sin embargo, era incorrecto, en el libro lo solucionan calculando la diisociacion del acido teniendo en cuenta el iion comun que aporta la sal y desplaza el equillibrei de disociacion del acido a los reactiivos, y es lo que no entiendo, que diferencia entre ambos problemas hay???

Se añaden 1,08 g de HClO2 a 427 mL de una disolución de NaClO2 0,015 M. Admitiendo que el volumen de la disolución no varía ,calcula las concentraciones finales de todas las especies presentes sabiendo que la constante de ionización del ácido HClO2 es Ka=1,1 10^-2



Por último y a raiz de esto, me surge la duda, por que no se hidroliza el ion del acido debill de la sal de una reguladora, por que en ninguno de los dos problemas anteriores, se considera la hidrolisis.
Espero alquien me pueda ayudar. Muchas gracias.

[Richard R Richard]

Re: Soluciones reguladoras

y es lo que no entiendo, que diferencia entre ambos problemas hay???

Sin duda de concepto, las soluciones reguladoras se usan para mantener el ph estable, en el primero usaste un exceso de la sal en relación 4 a 1 aproximadamente, lo que permite mantener el pH elevado.

En el otro la disociación del hipoclorito de sodio es completa, por que que aumenta la concentración del anión desplazando el equilibrio del ácido débil, reduciendo la concentración protónica y por lo tanto aumentando el ph

Por último y a raiz de esto, me surge la duda, por que no se hidroliza el ion del acido debill de la sal de una reguladora, por que en ninguno de los dos problemas anteriores, se considera la hidrolisis.
Espero alquien me pueda ayudar. Muchas gracias.

Creo que siempre se tiene en cuenta la hidrólisis ,en el primer caso el equilibrio esta muy desplazado hacia el ácido débil , por lo que cuando se intenta aumentar la concentración protónica de la solución hay siempre suficiente ácido disuelto que comienza a ionizarse volviendo la concentración de protones a un estado de equilibrio muy similar, por eso el ph no varia.

y en la segunda justamente la hidrólisis desplaza el equilibrio hacia el acido, por la presencia del ión común, y la consecuencia es el aumento de ph.

[carmelo]

Re: Soluciones reguladoras

Hola.

La ecuación de HH utiliza la concentración de ácido y de base conjugada en el equilibrio. Si consideramos las concentraciones iniciales se está realizando una aproximación, que puede ser buena o no. Se está despreciando la reacción entre $\mathrm{HA}\to\mathrm{H^+}+\mathrm{A^-}$ o $\mathrm{A^-}+\mathrm{H^+}\to \mathrm{HA}$ dependiendo de las concentraciónes. Si estas son próximas a la concentración de equilibrio, la aproximación es buena. En la práctica siempre se intenta regular un pH cercano al valor del pKa (en el caso de una base débil es exactamente lo mismo) y que la relación entre ácido y base conjugada sea próxima a 1. En este entorno es válido aplicar la ecuación de HH sin problemas, dado que es una zona donde el pH cambía muy poco.
No hice los cálculos, pero si la relación es 4:1, se debería esperar una mala aproximación a partir de la ecuación de HH. Podrías verificarlo y nos cuentas?

Saludos
Carmelo

[China]

Re: Soluciones reguladoras

Hola, bueno con lo que me habeis dicho ya entiendo que no es que sean problemas diferentes, en ambos casos se podria usar la ecuacion de HH, pero para ello, la aproximación que se hace en el uso de esa ecuacion considerando las concentraciones iniciales las del equilibrio tiene que ser posible.
En el primer caso es verdad que calculado el pH de ambas formas resulta: con HH 5,14 y hallando concentraciones de equilibrio 5,21, y en el segundo problema el resultado es con la ec de HH 1,56 y hallando las concentraciones en el equilibrio 1,95, viendo las constantes de equlibrio supongo que el hecho de que la constante del acido cloroso, sea mas elevada que la del acetico, tendrá que ver en que haya bastante disociacion y por tanto las concentraciones de equilibrio distan bastante de las iniciales y por ello no se puede usar la formula de HH (pues da resultados bastante diferentes por no se buena la aproximación), esto creo que ya lo tengo claro.
Ahora lo que no me queda claro es lo de la hidrolisis, en principio la disociación de la sal, por ejemplo en el caso del clorito sodico, forma el ion clorito, el cual desplaza el equilibrio del acido a la izquierda, ahora bien, no se considera la hidrolisis del ion clorito con el agua formando acido cloroso? Gracias

[Richard R Richard]

Re: Soluciones reguladoras

Pm $AcH$ =60

$1mol/l\equiv 60 g /l$

en 222 ml hay 13.32 g o 0.222 moles

Pm $AcNa$= 82

en 51.4 g hay 0.626 moles

$\dfrac{0.222}{0.626} \equiv \dfrac{1}{2.82}$ en calculo mental me habia dado 1/4 eso fue lo que exprese

se lo lleva a 3 litros de agua entonces las concentraciones serán esos moles divido 3 litros

$[H^+]=Ka\dfrac{[CH_3COOH]}{[[CH_3COO^-]}$

$x_e=\dfrac{Ka}2\left (-1\pm\sqrt{1+\frac{4C1}{Ka}}\right )$

$\frac{4C1}{Ka}\approx 14800\gg 1$ ya domina el resultado de la ecuacion pues $\sqrt{\frac{4C1}{Ka}}\cong\sqrt{\frac{4C1}{Ka}}-1$

el agregado del ión acetato quedará

$Ka=\dfrac{x^2}{C1+C2-x}$

que se resuelve $x=\dfrac{Ka}2\left (-1\pm\sqrt{1+\frac{4C1}{Ka}(1+\frac{C2}{C1})}\right )$

que evidencia que si $C2\to 0$ se tiene la concentracion de equilibrio y que cuanto mas grande $\frac{C2}{C1}$ en este caso 2.82

altera notablemente el resultado de la ecuacion pues $x\approx \sqrt{1+\frac{C2}{C1}}x_e\cong1.95 x_e$

$Ph(x)=-log_{10}(x)\cong-log_{10}( 1.95 x_e)=-log_{10}1.95-log_{10}(x_e)=ph(eq)+0.29$

es decir si uso mayores concentraciones de sal el ph de equilibrio se seguira elevando.

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En el otro problema la concentración de ácido será 0,0369 molar

$\frac{4C1}{Ka}\approx7.32$ ya no es tan grande y los efectos sobre el termino cuadrático serán importantes aunque $\frac{C2}{C1}$ sea tan pequeño como 0.4 hacen variar rápidamente el ph

$Ka=\dfrac{[H^+][Clo_2^-]}{[HClO_2]}=\dfrac{x^2}{C1+C2-x}$

como ves siempre $C1+C2$ es la concentración de ácido hipocloroso proveniente tanto de la hidrolización del anión de la sal como la del ácido agregado y x es la cantidad de acido que permanece disociada.