Determinación pH de ácidos y bases débiles


Los ácidos y bases débiles sólo se disocian parcialmente
. La medida de la fuerza de un ácido o una base viene definida por la constante de disociación Ka (constante de acidez) para los ácidos y Kb (constante de basicidad) para las bases.

Para el ácido fluorhídrico:

Si aplicamos la constante de equilibrio, se tiene:

y para una base como el amoníaco, se tiene:

La fortaleza de un ácido o una base es tanto mayor, cuanto mayor sea el valor de su Ka o Kb.

  • Ácidos débiles típicos son: ácido acético CH3COOH, ácido fluorhídrico HF, ácido cianhídrico HCN, ácido benzoico C6H5COOH, etc.
  • Bases débiles comunes son: amoníaco NH3, carbonato CO32-, etilamina C2H5NH2, metilamina CH3NH2, anilina C6H5NH2, etc.

Se puede determinar la concentración de las especies presentes en el equilibrio de disociación de un ácido débil y de una base débil.

 

Para las bases se sigue el mismo procedimiento y se obtienen resultados análogos.

Grado de disociación α

En las disoluciones de ácidos y bases débiles, quedan numerosas moléculas sin disociar en equilibrio con sus iones. Por ello, se define el grado de disociación α como el tanto por 1 de moles que se disocian. Aunque, también se puede expresar en forma de porcentaje.

 

Ejemplo:

Consideremos una disolución de ácido benzoico (C6H5COOH) en agua y supongamos que la concentración del ácido es Co y Ka es la constante de disociación. Se puede calcular el grado de disociación α del siguiente modo:

Al aplicar la ley de acción de masas, se tiene:

la relación entre el grado de disociación y la constante de disociación es:

El grado de disociación se obtiene despejando a de la expresión anterior:

Ácidos  Débiles

Una disolución acuosa de fenol (C6H5OH ácido débil monoprótico) contiene 3’76 g de este compuesto por litro y su grado de disociación es 5·10-5. Calcule:
a) El pH de la disolución y la concentración en equilibrio de su base conjugada presente en la disolución.
b) El valor de la constante del fenol.

QUÍMICA. 2015. RESERVA 3. EJERCICIO 5. OPCIÓN A

El HF en disolución acuosa 0,1 M se disocia en un 10%. Calcule:
a) El pH de esta disolución.
b) El valor de la constante de disociación, Kb , de la base conjugada de ese ácido.

QUÍMICA. 2016. RESERVA 2. EJERCICIO 6. OPCIÓN A

La constante de acidez del ácido hipocloroso (HClO) es ka = 3 · 10-8
a) Escriba la reacción química del agua con el ácido hipocloroso (HClO) y la expresión de su constante de acidez.
b) Escriba la reacción química del agua con la base conjugada del ácido (HClO) y la expresión de su constante de basicidad.
c) Calcule la constante de basicidad de la base anterior.

QUÍMICA. 2016. SEPTIEMBRE. EJERCICIO 4. OPCIÓN B

El ácido láctico (CH3CHOHCOOH) tiene un valor de Ka = 1,38 ·10-4, a 25ºC. Calcule:
Los gramos de dicho ácido necesarios para preparar 500 mL de disolución de pH =3.
El grado de disociación del ácido láctico y las concentraciones de todas las especies en el equilibrio de la disolución anterior.

QUÍMICA. 2017. RESERVA 1. EJERCICIO 5. OPCIÓN A

El ácido benzoico (C6H5COOH) se utiliza como conservante de alimentos ya que inhibe el desarrollo microbiano cuando el pH de la disolución empleada tenga un pH inferior a 5. Ka = 6,4·10-5
Determine si una disolución acuosa de benzoico de concentración 6,1 g/L se podría utilizar como conservante líquido.
Calcule los gramos de ácido benzoico necesarios para preparar 5 L de disolución acuosa de pH = 5

QUÍMICA. 2017. RESERVA 3. EJERCICIO 5. OPCIÓN A

250 mL de una disolución contiene 3 g de ácido acético (CH3COOH) (Ka = 1,8·10-5). Calcule:
La concentración molar y el pH de la disolución.
El grado de disociación del ácido acético y el pH si se diluye la disolución anterior con agua hasta un volumen de 1 L.

QUÍMICA. 2017. RESERVA 4. EJERCICIO 5. OPCIÓN B

Bases Débiles

Si el valor de la constante Kb del amoniaco es Kb (NH3) 1’8·10-5.
a) ¿cuál debería ser la molaridad de una disolución de amoniaco para que su pH=11 ?
b) El valor de la constante Ka del HNO2 es 4’5·10-4. Calcule los gramos de este ácido que se necesitan para preparar 100 mL de una disolución acuosa cuyo pH = 2’5

QUÍMICA. 2014. RESERVA 1. EJERCICIO 5. OPCIÓN A

A 25ºC la constante de basicidad del NHes Kb (NH3) 1’8 10-5.
a) Si se tiene una disolución 0’1 M de NH3, calcule el grado de disociación.
b) Calcule la concentración de iones Ba2+ de una disolución de Ba(OH)2 que tenga un ph = 10 .

QUÍMICA. 2015. JUNIO. EJERCICIO 6. OPCIÓN A

El grado de disociación de una disolución 0,03 M de hidróxido de amonio (NH4OH) es 0,024. Calcule la constante de disociación (Kb) del hidróxido de amonio y el pH de la disolución.
Calcule el volumen de agua que hay que añadir a 100 ml de NaOH 0,03 M para que el pH sea de 11,5

QUÍMICA. 2017. JUNIO. EJERCICIO 6. OPCIÓN A

El amoniaco comercial es un producto de limpieza que contiene 28 % en masa de amoniaco y una densidad de 0,9 g/mL. Kb: 1’77 10-5. Calcule:
El pH de la disolución de amoniaco comercial y las concentraciones de todas las especies en el equilibrio.
El volumen de amoniaco comercial necesario para preparar 100 mL de una disolución acuosa cuyo pH sea 11,5.

QUÍMICA. 2017. RESERVA 2. EJERCICIO 5. OPCIÓN A

 

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Rafael Cabrera

Profesor de física y química en el IES Sierra de Aras de Lucena.

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