1r ciclo pH en una disolución reguladora

[Lorentz]

¿Podríais orientarme sobre el modo de resolución de este problema?


Se prepara una disolución reguladora disolviendo 0,05 moles de ácido fórmico y 0,06 moles deformiato sódico en agua hasta formar 1L de disolución. Sabiendo que la constante ácida vale $1,77*{10}^{-4 }$, calcule:
a) el pH de la disolución

b) el pH de la disolución si se diluye hasta un volumen de 2L

c) el pH obtenido tras añadir a la disolución del apartado a) 1mL de NaOH 0,05M

d) el pH obtenido tras añadir a la disolución del apartado a) 1mL de HCl 0,005M.







Un saludo

[The Higgs Particle]

Re: pH en una disolución reguladora

a) Apartado A

Tenemos el deformiato sódico que, en agua, se disocia totalmente: $H-COONa \to H-COO^- + Na^+$.

De esta forma, $[H-COO^-] = [Na^+] = [H-COONa]_0 = x$, donde $[H-COONa]_0$ representa la concentración inicial del deformiato (necesariamente ha de ser la inicial, pues tras la disociación no queda nada).


Por otro lado, tenemos que se va a establecer el equilibrio $H-COOH + H_2O \leftrightarrow H-COO^- + H_3O^+$ y, en el equilibrio:

$[H-COOH] = c_0 - y$, donde $c_0$ representa la concentración inicial e $y$ representa el número de moles que reaccionan entre el volumen total (que permanece constante).
$[H-COO^-] = x + y$; es decir, gracias al deformiato, ya tenemos inicialmente algo de concentración de este anión.
$[H_3O^+] = y$

Y ahora operamos como siempre: $K_a = \frac{[H-COO^-][H_3O^+]}{[H-COOH]} = \frac{(x+y) \cdot y}{c_0 - y}$
De ahí sacas la concentración de hidrogeniones y calculas el pH.

Resumen: cuando tengas este tipo de ejercicios, piensa que siempre se va a disociar (totalmente) el compuesto inicial, quedando un anión (o catión) que participa en el equilibrio con la constante.


b) Apartado B

Si no me equivoco, este apartado es igual, pero teniendo en cuenta que cada concentración es ahora la mitad (deberás poner esto en la expresión de la constante de equilibrio).


c) Apartado C

Creo que se resuelve así: $NaOH + H-COOH \to H-COONa + H_2O$
Entonces, el $H-COONa$ se disocia: $H-COONa \to H-COO^- + Na^+$.
El ión sodio proviene de una base fuerte, por lo que no reacciona con el agua. Sin embargo, el anión sí (proviene de un ácido débil): $H-COO^- + H_2O \leftrightarrow H-COOH + OH^-$

Además, se ve que la constante es: $K_a' = \frac{[H-COOH][OH^-]}{[H-COO^-]} = \frac{[OH^-]}{\frac{[H-COO^-]}{[H-COOH]}} = \frac{[OH^-][H_3O^+]}{\frac{[H-COO^-][H_3O^+]}{[H-COO^-]}} = \frac{K_w}{K_a}$. Con esto puedes calcular fácilmente la concentración de hidroxilos y calcular el pOH o la concentración de hidrogeniones, como más te guste, para hallar finalmente el pH.



d) Apartado D

El clorhídrico es un ácido fuerte, por lo que puedes calcular el número de moles de hidrogeniones que obtienes (te dan el volumen y la molaridad), sabiendo que se disocia así: $HCl + H_2O \to Cl^- + H_3O^+$. Al equilibrio de antes le vas a tener que sumar este número de moles.
Me explico. Tienes el número de moles de hidrogeniones provenientes del clorhídrico. Pero también tienes el volumen total (de la disolución inicial y de la del clorhídrico), por lo que puedes calcular la concentración de estos hidrogeniones provenientes de la concentración de clorhídrico.
A continuación, tienes que añadirlo a la expresión de la constante como antes hicimos con el ión $H-COO^-$. Si llamamos a esta concentración $\phi$, por ejemplo, tenemos que $[H_3O^+] = y + \phi$. Y resuelves igual que antes.

[Lorentz]

Re: pH en una disolución reguladora

Bueno, lo primero muchas gracias por tu tiempo The Higgs, eres de gran ayuda

cuando tengas este tipo de ejercicios, piensa que siempre se va a disociar (totalmente) el compuesto inicial

En este caso creía que el ácido fórmico no lo haría completamente dado que es un ácido débil

El ión sodio proviene de una base fuerte, por lo que no reacciona con el agua.

Cuando un ión procede de una base fuerte ¿nunca interacciona con el agua? Creí que el Na proveniente del formiato sódico reaccionaría con el agua formando $NaOH$

PD: Haciéndolo de este modo, obtengo que el pH en los dos últimos apartados es muy similar al del apartado a) con diferencia de milésimas, ¿Crees que sabiendo ya que es una disolución amortiguadora podría ahorrarme los cálculos si se lo explico correctamente? Lo digo porque a la hora de hacer un examen el tiempo es bastante valioso

[The Higgs Particle]

Re: pH en una disolución reguladora

En este caso creía que el ácido fórmico no lo haría completamente dado que es un ácido débil

El ácido fórmico puro no es el que se disocia totalmente, sino el compuesto formado por fórmico y otro elemento, en este caso el sodio.

Cuando un ión procede de una base fuerte ¿nunca interacciona con el agua? Creí que el Na proveniente del formiato sódico reaccionaría con el agua formando $NaOH$

Cuando un ión procede de una base fuerte o de un ácido fuerte no reacciona con el agua. Ocurre lo mismo con el $Cl^-$, por ejemplo. La sosa es una base fuerte que en cuanto entre en contacto con el agua se va a disociar originando el catión sodio y el ión hidroxilo.

[Lorentz]

Re: pH en una disolución reguladora

De acuerdo