Power del Profe Pablo sobre Ácido-Base, química común (:

1. Ácido-Base
Profesor Pablo Ramírez García
Universidad Tecnológica de Chile
INACAP
Química General
1

2. 2
Contenidos (1)
1.- Características de ácidos y bases
2.- Evolución histórica del concepto de
ácido y base.
1.1. Teoría de Arrhenius. Limitaciones.
2.2. Teoría de Brönsted-Lowry.
2.3. Teoría de Lewis
3.- Equilibrio de ionización del agua.
Concepto de pH.
4.- Fuerza de ácidos y bases.
4.1. Ácidos y bases conjugadas.
4.2. Relación entre Ka y Kb.
4.3. Cálculos de concentraciones en equilibrio,
pH, constantes, grado de disociación

3. 3
Contenidos (2)
5.- Reacciones de hidrólisis de sales
(estudio cualitativo).
5.1. Sales procedentes de ácido fuerte y base débil.
5.2. Sales procedentes de ácido débil y base fuerte.
5.3. Sales procedentes de ácido débil y base débil.
5.4. Sales procedentes de ácido fuerte y base fuerte.
5.5. Calculo de concentraciones y pH.
6.- Disoluciones amortiguadoras.
7.- Indicadores de ácido-base.
8.- Valoraciones de ácido-base (volumetrías).
8.1. Neutralización (práctica de laboratorio).

4. 4
Características
ÁCIDOS: BASES:
q Tienen sabor agrio. q Tiene sabor amargo.
q Son corrosivos para la q Suaves al tacto pero
piel. corrosivos con la piel.
q Enrojecen ciertos q Dan color azul a ciertos
colorantes vegetales. colorantes vegetales.
q Disuelven sustancias q Precipitan sustancias
q Atacan a los metales disueltas por ácidos.
desprendiendo H2. q Disuelven grasas.
q Pierden sus propiedades al q Pierden sus propiedades al
reaccionar con bases. reaccionar con ácidos.

5. 5
Definición de Arrhenius
q Publica en 1887 su teoría de
“disociación iónica”.
disociación iónica”
* Hay sustancias (electrolitos) que en disolución
se disocian en cationes y aniones.
q ÁCIDO: Sustancia que en disolución
acuosa disocia cationes H+.
q BASE: Sustancia que en disolución acuosa
disocia aniones OH–.

6. 6
Disociación
q ÁCIDOS:
q AH (en disolución acuosa) → A– + H+
q Ejemplos:
* HCl (en disolución acuosa) → Cl– + H+
* H2SO4 (en disolución acuosa) →SO42– + 2 H+
q BASES:
q BOH (en disolución acuosa) → B + + OH–
q Ejemplo:
* NaOH (en disolución acuosa) → Na+ + OH–

7. 7
Neutralización
q Se produce al reaccionar un ácido con una
base por formación de agua:
q H+ + OH– —→ H2O
q El anión que se disoció del ácido y el catión
que se disoció de la base quedan en
disolución inalterados (sal disociada):
q NaOH +HCl —→ H2O + NaCl (Na+ + Cl–)

8. 8
Teoría de Brönsted-Lowry.
q ÁCIDOS:
q “Sustancia que en disolución cede H+”.
q BASES:
q “Sustancia que en disolución acepta H+”.

9. 9
Par Ácido/base conjugado
q Siempre que una sustancia se comporta como
ácido (cede H+) hay otra que se comporta como
base (captura dichos H+).
q Cuando un ácido pierde H+ se convierte en su
“base conjugada” y cuando una base captura
H+ se convierte en su “ácido conjugado”.
– H+
ÁCIDO (HA) BASE CONJ. (A–)
+ H+
+ H+
BASE (B) ÁC. CONJ. (HB+)
– H+

10. 10
Ejemplo de par Ácido/base
conjugado
Disociación de un ácido:
q HCl (g) + H O (l) → H O+(ac) + Cl– (ac)
2 3
q En este caso el H O actúa como base y el
2
HCl al perder el H+ se transforma en Cl–
(base conjugada)
Disociación de una base:
q NH (g) + H O (l) O NH4+ + OH–
3 2
q En este caso el H O actúa como ácido pues
2
cede H+ al NH3 que se transforma en NH4+
(ácido conjugado)

11. 11
Teoría de Lewis
ÁCIDOS:
q “Sustancia que contiene al menos un átomo
capaz de aceptar un par de electrones y
formar un enlace covalente coordinado”.
BASES:
q “Sustancia que contiene al menos un átomo
capaz de aportar un par de electrones para
formar un enlace covalente coordinado”.

12. 12
Teoría de Lewis (Ejemplos)
q HCl (g) + H2O (l) → H3O+(ac) + Cl– (ac)
En este caso el HCl es un ácido porque
contiene un átomo (de H) que al disociarse
y quedar como H+ va a aceptar un par de
electrones del H2O formando un enlace
covalente coordinado (H3O+).
q NH3 (g) + H2O (l) O NH4+ + OH–
En este caso el NH3 es una base porque
contiene un átomo (de N) capaz de aportar
un par de electrones en la formación del
enlace covalente coordinado (NH +).

13. 13
Teoría de Lewis (cont.)
q De esta manera, sustancias que no tienen
átomos de hidrógeno, como el AlCl3 pueden
actuar como ácidos:
q AlCl3 + :NH3 Cl3Al:NH3
q Cl H Cl H
| | | |
Cl–Al + : N–H → Cl–Al←N–H
| | | |
Cl H Cl H

14. 14
Equilibrio de ionización del agua.
q La experiencia demuestra que el agua tiene una
pequeña conductividad eléctrica lo que indica que
está parcialmente disociado en iones:
q 2 H2O (l) O H3O+(ac) + OH– (ac)
q [H3O+] · [OH–]
Kc = ——————
[H2O]2
q Como [H2O] es constante por tratarse de un
líquido, llamaremos Kw = Kc · [H2O]2
Kw = [H3 O + ] × [OH - ]
q conocido como “producto iónico del agua”
producto iónico del agua

15. 15
Concepto de pH.
q El valor de dicho producto iónico del agua
es: KW (25ºC) = 10–14 M2
q En el caso del agua pura:
q ———–
[H3O ] = [OH ] = √ 10–14 M2 = 10–7 M
+ –
q Se denomina pH a:
pH = − log [H3 O+ ]
q Y para el caso de agua pura, como
[H3O+]=10–7 M:
q pH = – log 10–7 = 7

16. 16
Tipos de disoluciones
q Ácidas: [H3O+] > 10–7 M ⇒ pH < 7
q Básicas: [H3O+] < 10–7 M ⇒ pH > 7
q Neutras: [H3O+] = 10–7 M ⇒ pH = 7
q En todos los casos: Kw = [H3O+] · [OH–]
q luego si [H3O+] aumenta (disociación de un
ácido), entonces [OH–] debe disminuir para
que el producto de ambas concentraciones
continúe valiendo 10–14 M2

17. 17
Gráfica de pH en sustancias
comunes
ÁCIDO BÁSICO
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Zumo de Leche Agua mar
limón Cerveza Sangre Amoniaco
Agua destilada

18. 18
Concepto de pOH.
q A veces se usa este otro concepto, casi
idéntico al de pH:
pOH = − log [OH− ]
q Como Kw = [H3O+] · [OH–] = 10–14 M2
q Aplicando logaritmos y cambiando el signo
tendríamos:
q pH + pOH = 14
q para una temperatura de 25ºC.

19. Problema
de PSU Ejemplo: El pH de una disolución acuosa 19
(2006)
es 12,6. ¿Cual será la [OH–] y el pOH a la
temperatura de 25ºC?
q pH = – log [H3O+] = 12,6, de donde se deduce
que: [H3O+] = 10–pH = 10–12,6 M = 2,5 · 10–13 M
q Como Kw = [H3O+] · [OH–] = 10–14 M2
q entonces:
q KW 10–14 M2
[OH–] = ——— = —————— = 0,04 M
[H3O+] 2,5 · 10–13 M
q pOH = – log [OH–] = – log 0,04 M = 1,4
q Comprobamos como pH + pOH = 12,6 + 1,4 = 14

20. Problema
de PSU Ejercicio A: Una disolución de ácido sulfú- 20
(2007)
rico tiene una densidad de 1,2 g/ml y una
riqueza del 20 % en peso. a) Calcule su
concentración expresada en moles/litro y en
gramos/litro. b) Calcule el pH de una disolución
preparada diluyendo mil veces la anterior.
a) ms ms
% = —— x 100 = ——— x 100 ⇒
mdn Vdn x d
ms % x d 20 x 1,2 g
conc (g/L) = —— = —— = ————— = 240 g/L
Vdn 100 10–3 L x 100
ns ms conc(g/L) 240 g/L
Molaridad = —— = ——— = ———— = ————
Vdn Vdn x Ms Ms 98 g/mol
Molaridad = 2,45 mol/L
b) pH = –log [H3O+] = –log (2 x 2,45x10–3 M) = 2,35
b)

21. 21
Electrolitos fuertes y débiles
q Electrolitos fuertes: (→ )
Están totalmente disociados
* Ejemplos: HCl (ac) → Cl– + H+
NaOH (ac) → Na+ + OH–
q Electrolitos débiles: (: )
Están disociados parcialmente
* Ejemplos: CH3–COOH (ac) CH3–COO– + H+
NH3 (ac)+ H2O O NH4+ + OH–

22. 22
Electrolitos fuertes y débiles
Ácido fuerte Ácido débil
[HA] [A–] [H+] [HA] [HA]
[A–] [H+]

23. Problema
23
de PSU
(2005) Ejemplo: Justifica porqué el ión HCO 3
–
actúa como ácido frente al NaOH y como
base frente al HCl.
q El NaOH proporciona OH– a la disolución:
q NaOH (ac) → Na+ + OH–
q por lo que HCO3– + OH– – CO32– + H2O
q es decir, el ión HCO3– actúa como ácido.
q El HCl proporciona H+ a la disolución:
q HCl (ac) → H+ + Cl–
q
por lo que HCO3– + H+ + H2CO3 (CO2 + H2O)
q es decir, el ión HCO3– actúa como base.
actúa como base

24. 24
Fuerza de ácidos.
q En disoluciones acuosas diluidas ([H2O] ≈
constante) la fuerza de un ácido HA depende
de la constante de equilibrio:
q HA + H2O O A– + H3O+
[A–] · [H3O+] [A–] · [H3O+]
Kc = —————— ⇒ Kc · [H2O] = ——————
[HA] · [H2O] [HA]
[ A − ] × [H 3O + ] constante de
K C × [ H 2O ] = = K a ⇐ disociación
[HA] (K acidez)

25. 25
Fuerza de ácidos (cont.).
q Según el valor de Ka hablaremos de ácidos
fuertes o débiles:
q Si Ka > 100 ⇒ El ácido es fuerte y estará
disociado casi en su totalidad.
q Si Ka < 1 ⇒ El ácido es débil y estará sólo
parcialmente disociado.
q Por ejemplo, el ácido acético (CH3–COOH)
es un ácido débil ya que su Ka = 1,8 · 10–5 M

26. 26
Ácidos polipróticos
q Son aquellos que pueden ceder más de un H+.
Por ejemplo el H2CO3 es diprótico.
q Existen pues, tantos equilibrios como H+
disocie:
q H2CO3 + H2O HCO3– + H3O+
q HCO3– + H2O CO32– + H3O+
q [HCO3– ] · [H3O+] [CO32– ] · [H3O+]
Ka1 = ———————— Ka2 = ———————
[H2CO3] [HCO3– ]
q Ka1 = 4,5 · 10–7 M Ka2 = 5,7· 10–11 M
q La constantes sucesivas siempre van disminuyendo.

27. 27
Fuerza de bases.
q En disoluciones acuosas diluidas ([H2O] ≈
constante) la fuerza de una base BOH
depende de la constante de equilibrio:
q B + H2O O BH+ + OH–
q [BH+] x [OH–] [BH+] x [OH–]
Kc = —————— ⇒ Kc x [H2O] = ——————
[B] x [H2O] [B]
[BH + ] × [OH − ]
KC × [H 2 O ] = = Kb ⇐ (K basicidad)
[B ]

28. 28
Fuerza de ácidos y bases
(pK)
q Al igual que el pH se denomina pK a:
q pKa= – log Ka ; pKb= – log Kb
q Cuanto mayor es el valor de Ka o Kb
mayor es la fuerza del ácido o de la base.
q Igualmente, cuanto mayor es el valor de pKa
o pKb menor es la fuerza del ácido o de la
base.

29. Problema
29
de PSU
(2004) Ejemplo: Determinar el pH y el pOH de
una disolución 0,2 M de NH3 sabiendo
que Kb (25ºC) = 1,8 · 10–5 M
q Equilibrio: NH3 + H2O ONH4+ + OH–
q conc. in.(mol/l): 0,2 0 0
q conc. eq.(mol/l): 0,2 – x x x
q [NH4+] x [OH–] x2
Kb = ——————— = ——— = 1,8 x 10–5 M
[NH3] 0,2 – x
q De donde se deduce que x = [OH–] = 1,9 x 10–3 M
q pOH = – log [OH–] = – log 1,9 x 10–3 = 2,72
q pH = 14 – pOH = 14 – 2,72 = 11,28

30. 30
Relación entre Ka y Kb
conjugada
q Equilibrio de disociación de un ácido:
q HA + H2O O A– + H3O+
q Reacción de la base conjugada con el agua:
q A– + H2O O HA + OH–
q [A–] x [H3O+] [HA] x [OH–]
Ka = —————— ; Kb = ——————
[HA] [A–]
q [A–] x [H3O+] x [HA] x [OH–]
Ka x Kb = ———————————— = KW
[HA] x [A–]

31. 31
Relación entre Ka y Kb
conjugada (cont.).
q En la práctica, esta relación (Ka x Kb = KW)
significa que:
q Si un ácido es fuerte su base conjugada es
débil.
q Si un ácido es débil su base conjugada es
fuerte.
q A la constante del ácido o base conjugada
en la reacción con el agua se le suele llamar
constante de hidrólisis (Kh).

32. Problema
32
de PSU
(2008)
Ejemplo: Calcular la Kb del KCN si
sabemos que la Ka del HCN vale
4,9 · 10–10 M.
q El HCN es un ácido débil (constante muy
pequeña). Por tanto, su base conjugada, el
CN–, será una base relativamente fuerte. Su
reacción con el agua será:
q CN– + H2O O HCN + OH–
q KW 10–14 M2
Kb = —— = —————— = 2,0 x 10–5 M
Ka 4,9 x 10–10 M

33. 33
Relación entre la constante
y el grado de disociación “α”
q En la disociación de un ácido o una base
[ A− ] × [H3O + ] cα × cα cα 2
Ka = = =
[HA] c (1 - α ) 1 − α
q Igualmente: cα 2
Kb =
1− α
q En el caso de ácidos o bases muy débiles
(Ka/c o Kb/c < 10–4), α se desprecia frente a
1 con lo que: Ka = c α2 (Kb = c α2 )
q De donde: α = K a α=
Kb
c c

34. Problema de
PSU 2003
Ejemplo: Una disolución de HBO2 10-2 M 34
Electivo tiene un de pH de 5,6. a) Razone si el ácido y su
base conjugada serán fuertes o débiles. b) Calcule
la constante de disociación del ácido (Ka). c) Cal-
cule, si es posible, la constante de basicidad del
ion borato (Kb). d) Si 100 ml de esta disolución de
HBO2 se mezclan con 100 ml de una disolución
10-2 M de hidróxido sódico, ¿qué concentración de
la base conjugada se obtendrá?
a) [H3O+] = 10–pH = 10–5,6 = 2,51 x 10–6 M
α =[H3O+]/c = 2,51 x 10–6 M/ 10-2 M = 2,51 x10–4
lo que significa que está disociado en un 0,025 %
luego se trata de un ácido débil. Su base
conjugada, BO2–, será pues, relativamente fuerte.
b) Ka = c x α2 = 10-2 M x(2,51 x 10–4)2 = 6,3 x 10–10
c) Kb = Kw/Ka = 10–14/ 6,3 x 10–10 = 1,58 x 10–5
– –3

35. Ejercicio B: En un laboratorio se tienen dos
35
matraces, uno conteniendo 15 ml de HCl cuya
concentración es 0,05 M y el otro 15 ml de ácido
etanoico (acético) de concentración 0,05 M
a) Calcule el pH de cada una de ellas. b) ¿Qué
cantidad de agua se deberá añadir a la más ácida
para que el pH de las dos disoluciones sea el
mismo? Dato: Ka (ácido etanoico) = 1,8 x 10-5
a) HCl es ácido fuerte luego está totalmente disociado,
por lo que [H3O+] = 0,05 M
pH = –log [H3O+] = –log 0,05 = 1,30
CH3COOH es ácido débil por lo que:
Ka 1,8 ·10-5 M
α = —— = ————— = 0,019
c 0,05 M
[H3O+] = c α = 0,05 M x 0,019 = 9,5 x 10-4 M
pH = –log [H O+] = –log 9,5 x 10-4 = 3,0

36. Ejercicio B: En un laboratorio se tienen dos36
matraces, uno conteniendo 15 ml de HCl cuya
concentración es 0,05 M y el otro 15 ml de ácido
etanoico (acético) de concentración 0,05 M
a) Calcule el pH de cada una de ellas. b) ¿Qué
cantidad de agua se deberá añadir a la más ácida
para que el pH de las dos disoluciones sea el
mismo? Dato: Ka (ácido etanoico) = 1,8 x 10-5
b) n (H3O+) en HCl = V x Molaridad = 0,015 l x 0,05 M =
= 7,5 x 10-4 mol.
Para que el pH sea 3,0 [H3O+] = 10-3 M que será también
la [HCl] ya que está totalmente disociado.
El volumen en el que deberán estar disueltos estos moles
es:
V = n/Molaridad = 7,5 x 10-4 mol/ 10-3 mol·l-1 = 0,75 litros

37. 37
Hidrólisis de sales
q Es la reacción de los iones de una sal con el
agua.
q Sólo es apreciable cuando estos iones
proceden de un ácido o una base débil:
q Hidrólisis ácida (de un catión):
q NH4+ + H2O O NH3 + H3O+
q Hidrólisis básica (de un anión):
q CH3–COO– + H2O O CH3–COOH + OH–

38. 38
Tipos de hidrólisis.
q Según procedan el catión y el anión de un
ácido o una base fuerte o débil, las sales se
clasifican en:
q Sales procedentes de ácido fuerte y base fuerte.
* Ejemplo: NaCl
q Sales procedentes de ácido débil y base fuerte.
* Ejemplo: NaCN
q Sales procedentes de ácido fuerte y base débil.
* Ejemplo: NH4Cl
q Sales procedentes de ácido débil y base débil.
* Ejemplo: NH4CN

39. 39
Sales procedentes de ácido
fuerte y base fuerte.
q Ejemplo: NaCl
q NO SE PRODUCE HIDRÓLISIS ya que
tanto el Na+ que es un ácido muy débil
como el Cl– que es una base muy débil
apenas reaccionan con agua. Es decir los
equilibrios:
q Na+ + 2 H2O NaOH + H3O+
q Cl– + H2O HCl + OH–
q están muy desplazado hacia la izquierda.

40. 40
Sales procedentes de ácido
débil y base fuerte.
q Ejemplo: Na+CH3–COO–
q SE PRODUCE HIDRÓLISIS BÁSICA
ya que el Na+ es un ácido muy débil y
apenas reacciona con agua, pero el
CH3–COO– es una base fuerte y si
reacciona con ésta de forma significativa:
q CH3–COO– + H2O O CH3–COOH + OH–
q lo que provoca que el pH > 7 (dis. básica).

41. 41
Sales procedentes de ácido
fuerte y base débil.
q Ejemplo: NH4Cl
q SE PRODUCE HIDRÓLISIS ÁCIDA ya
que el NH4+ es un ácido relativamente
fuerte y reacciona con agua mientras que el
Cl– es una base débil y no lo hace de forma
significativa:
q NH4+ + H2O O NH3 + H3O+
q lo que provoca que el pH < 7 (dis. ácida).

42. 42
Sales procedentes de ácido
débil y base débil.
q Ejemplo: NH4CN
q En este caso tanto el catión NH4+ como el
anión CN– se hidrolizan y la disolución será
ácida o básica según qué ion se hidrolice en
mayor grado.
q Como Kb(CN–) = 2 · 10–5 M y
Ka(NH4+) = 5,6 · 10–10 M , en este caso, la
disolución es básica ya que Kb(CN–) es
+

43. 43
Ejemplo: Sabiendo que Ka (HCN) = 4,0 · 10–10
M, calcular el pH y el grado de hidrólisis de
una disolución acuosa de NaCN 0,01 M.
q La reacción de hidrólisis será:
q CN– + H2O O HCN + OH–
q [HCN] · [OH–] KW
Kh(CN–) = —————— = —————— =
[CN–] 4,0 · 10–10 M
q 1 · 10–14 M2
Kh(CN–) = —————— = 2,5 · 10–5 M
4,0 · 10–10 M

44. 44
Ejemplo: Sabiendo que Ka (HCN) = 4,0 · 10 –10
M, calcular el pH y el grado de hidrólisis de
una disolución acuosa de NaCN 0,01 M.
q CN– + H2O O HCN + OH–
q Conc inin. (M) 0,01 0 0
q Conc equil. (M) 0,01(1–α) 0,01 α 0,01 α
q [HCN] x [OH–] (0,01 α)2 M2
2,5 · 10–5 M = —————— = ——————
[CN–] 0,01(1–α) M
q Despreciando α frente a 1, se obtiene que α = 0,05
q KW 10–14 M2
[H3O+] = ——— = —————— = 2,0 x 10–11 M
[OH–] 0,01 M x 0,05
q pH = – log [H3O+] = – log 2,0 x 10–11 M = 10,7

45. 45
Ejercicio C: Razone utilizando los
equilibrios correspondientes, si los pH de las
disoluciones que se relacionan seguidamente son
ácidos, básicos o neutros. a) Acetato potásico 0,01
M; b) Nitrato sódico 0,01 M; c) Sulfato amónico
0,01 M; d) Hidróxido de bario 0,01 M.
a) Acetato potásico: pH básico, ya que
pH básico
CH3–COO– + H2O OCH3–COOH + OH–
por ser el ác. acetico débil, mientras que el K+ no
reacciona con agua por ser el KOH base fuerte.
b) nitrato sódico: pH neutro, ya que ni el anión
pH neutro
NO3– ni el catión Na+ reaccionan con agua por
proceder el primero del HNO3 y del NaOH el
segundo, ambos electrolitos fuertes.

46. 46
Ejercicio C: Razone utilizando los
equilibrios correspondientes, si los pH de las
disoluciones que se relacionan seguidamente son
ácidos, básicos o neutros. a) Acetato potásico 0,01
M; b) Nitrato sódico 0,01 M; c) Sulfato amónico
0,01 M; d) Hidróxido de bario 0,01 M.
c) Sulfato amónico: pH ácido, ya que
pH ácido
NH4+ + H2O ONH3 + H3O+
por ser el amoniaco débil, mientras que el SO42– no
reacciona con agua por ser el H2SO4 ácido fuerte.
d) hidróxido de bario: pH básico pues se trata de una
base fuerte (los hidróxidos de los metales alcalinos
y alcalino-térreos son bases bastantes fuertes)

47. 47
Disoluciones
amortiguadoras (tampón)
q Son capaces de mantener el pH después de
añadir pequeñas cantidades tanto de ácido
como de base. Están formadas por:
q Disoluciones de ácido débil + sal de dicho
ácido débil con catión neutro:
* Ejemplo: ácido acético + acetato de sodio.
q Disoluciones de base débil + sal de dicha
base débil con anión neutro:
* Ejemplo: amoniaco y cloruro de amonio.

48. 48
Variación del pH al añadir pequeñas
cantidades de NaOH o HCl
© Ed. Santillana

49. 49
Ejemplo: Calcular el pH de una disolución
tampón formada por una concentración
0,2 M de ácido acético y 0,2 M de acetato
de sodio. Ka (CH3–COOH) = 1,8 · 10–5 M.
q El acetato está totalmente disociado:
q CH3–COONa → CH3–COO– + Na+
q El ácido acético se encuentra en equilibrio
con su base conjugada (acetato):
q H2O + CH3–COOH – CH3–COO– + H3O+
q cin (M) 0,2 0,2 0
q ceq (M) 0,2 – x 0,2 + x x

50. 50
Ejemplo: Calcular el pH de una disolución
tampón formada por una concentración
0,2 M de ácido acético y 0,2 M de acetato
de sodio. Ka (CH3–COOH) = 1,8 · 10–5 M
q [CH3–COO– ] · [H3O+] (0,2+x) · x M2
1,8 · 10–5 M = ————————— = ——————
[CH3–COOH] (0,2 – x) M
q De donde se deduce que:
q x = [H3O+] = 1,8 · 10–5 M
q pH = – log [H3O+] = 4,74

51. 51
Ejercicio: ¿Cómo variará el pH de la
disolución anterior al añadir a un 1 litro
de la misma : a) 0,01 moles de NaOH;
b) 0,01 moles de HCl?
a) Al añadir NaOH (Na+ + OH–), se producirá la
neutralización del ácido acético:
CH3COOH + NaOH → CH3COO– + Na+ + H2O
Suponiendo que la adición de la base apenas afecta al
volumen:
[CH3COOH] = (0,2 –0,01)/1 M = 0,19 M
[CH3COO–] = (0,2 + 0,01)/1 M = 0,21 M
H2O + CH3–COOH – CH3–COO– + H3O+
cin (M) 0,19 0,21 0

52. 52
Ejercicio: ¿Cómo variará el pH de la
disolución anterior al añadir a un 1 litro
de la misma : a) 0,01 moles de NaOH;
b) 0,01 moles de HCl?
(0,21 + x) · x M2
1,8 · 10–5 M = ———————
(0,19 – x) M
De donde se deduce que x = [H3O+] = 1,63 · 10–5 M
pH = – log [H3O+] = 4,79
b) Al añadir HCl (H3O+ + Cl–), los H3O+
reaccionarán con los CH3COO–:
CH3COO–+ HCl → CH3COOH + Cl–
[CH3COOH] = (0,2 + 0,01) /1 M = 0,21 M
[CH3COO–] = (0,2 –0,01) /1 M = 0,19 M
Repitiendo el proceso obtenemos que pH = 4,70

53. 53
Indicadores de pH
(ácido- base)
q Son sustancias que cambian de color al
pasar de la forma ácida a la básica:
q HIn + H2O O In– + H3O+
forma ácida forma básica
q El cambio de color se considera apreciable
cuando [HIn] > 10·[In–] o [HIn]< 1/10·[In–]
q [In–] · [H3O+] [HIn]
Ka = —————— ⇒ [ H3O+ ] = Ka · ———
[HIn] [In–]
q –

54. 54
Algunos indicadores de pH
Color forma Color forma Zona de
Indicador
ácida básica viraje (pH)
Violeta de
Amarillo Violeta 0-2
metilo
Rojo Congo Azul Rojo 3-5
Rojo de
Rojo Amarillo 4-6
metilo
Tornasol Rojo Azul 6-8
Fenolftaleína Incoloro Rosa 8-10

55. 55
Valoraciones ácido-base
q Valorar es medir la
concentración de un
determinado ácido o
base a partir del
análisis volumétrico
de la base o ácido
utilizado en la
reacción de
neutralización.

56. 56
Gráfica de valoración de
vinagre con NaOH
pH
12
10
8 Zona de viraje fenolftaleína
6
4
2
20 40 60 V NaOH(ml)

57. 57
Valoraciones ácido-base.
q La neutralización de un ácido/base con una
base/ácido de concentración conocida se
consigue cuando n(OH–) = n(H3O+).
q La reacción de neutralización puede
escribirse:
b HaA + a B(OH)b → BaAb + a·b H2O
q En realidad, la sal BaAb (aBb+ + bAa–) se
encuentra disociada, por lo que la única
reacción es: H3O+ + OH– → 2 H2O
n(ácido) x a = n(base) x b

58. 58
Valoraciones ácido-base
q Vácido x [ácido] x a = Vbase x [base] x b
q Todavía se usa mucho la concentración
expresada como Normalidad:
q Normalidad = Molaridad x n (H u OH)
q Vácido x Nácido = Vbase x Nbase
q En el caso de sales procedentes de ácido o
base débiles debe utilizarse un indicador
que vire al pH de la sal resultante de la
neutralización.

59. 59
Ejemplo: 100 ml de una disolución de H2SO4
se neutralizan con 25 ml de una disolución
2 M de Al(OH)3 ¿Cuál será la [H2SO4]?
Vídeo 3 H2SO4 + 2 Al(OH)3 → 3SO42– +2Al3+ + 6 H2O
q 25 ml x 2 M x 3 = 100 ml x Mácido x 2
q De donde:
q 25 ml x 2 M x 3
Mácido = ——————— = 0,75 M
100 ml x 2
q [H2SO4] = 0,75 M
q Vácido x Nácido = Vbas x Nbase (Nbase= 3 x Mbase)
q 100 ml x Nácido = 25 ml x 6 N

60. Ejemplo: 100 ml de una disolución de H2SO60
4
se neutralizan con 25 ml de una disolución
2 M de Al(OH)3 ¿Cuál será la [H2SO4]?
q Podríamos haber calculado n(H2SO4) a partir del
cálculo estequiométrico, pues conocemos
n(Al(OH)3 = V· M = 25 ml · 2 M = 50 mmoles
3 H2SO4 + 2 Al(OH)3 → 3SO42– +2Al3+ + 6 H2O
3 mol H2SO4 2 mol Al(OH)3
————— = ——————
n(H2SO4) 50 mmoles
q n(H2SO4) = 75 mmol
q n (H2SO4) 75 mmol
[H2SO4] = ————— = ———— = 0,75 M
V(H2SO4) 100 ml

61. Ejercicio D: Si 10,1 ml de vinagre han 61
necesitado 50,5 ml de una base 0,2 N para su
neutralización. a) Cuál será la normalidad del
ácido en el vinagre; b) Suponiendo que su acidez
se debe al ácido acético (ácido etanoico). ¿Cuál
es el porcentaje en peso del ácido acético si la
densidad del vinagre es de 1,06 g/ml?
q a) Vácido x Nácido = Vbase x Nbase
50,5 ml x 0,2 N
Nácido = —————— = 1 N Mácido = 1 M
1 N
10,1 ml
q b) Supongamos que tenemos un litro de vinagre:
q m(á. acético) = Molaridad x M x V =
= 1 mol/L x 60 g/mol x 1 L = 60 g
q msoluto 60 g
% = ———— x 100 = ——— x 100 = 5,66 %
m 1060 g