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Problemas de ácidos y bases


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4 Respuesta(s) a este Tema

#1 Ge. Pe.

Ge. Pe.

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Publicado el 03 julio 2007 - 07:52

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Problemas de ácidos y bases



En esta serie de problemas aprenderás sobre las propiedades del agua como disolvente, el pH, el pKa y la capacidad de tamponamiento.

Instrucciones: Los siguientes problemas tienen respuestas de elección múltiple. Las respuestas correctas van acompañadas de una breve explicación. Las respuestas incorrectas van asociadas a tutorías para ayudar a resolver el problema.

1.- El agua como disolvente

2.- ¿Qué es el pH?

3.- pH fisiológico

4.- Calculando pHs

5.- Más cálculos de pH

6.- Relación entre las concentraciones de H+ y OH-

7.- Neutralizando una disolución básica

8.- Neutralizando una disolución ácida

9.- Ácidos y pKa

10.- Relación entre pKa y pH

11.- pH y capacidad de tamponamiento de una mezcla



En el pKa , la letra "a" es subindice

_________________________________________________________


Problema 1: el agua como disolvente

¿Cuáles de las siguientes propiedades del agua explican su capacidad para disolver el ácido acético? considera todas estas posibilidades

a) La alta tensión superficial del agua, que es debida a la formación de enlaces de hidrógeno entre moléculas de agua adyacentes.
b) La capacidad para actuar como tampón, absorbiendo los protones cedidos por el ácido acético.
c) La capacidad para orientar las moléculas de agua de manera que sus polaridades neutralicen los iones f ormados cuando el ácido se disocia.
d) La capacidad para formar enlaces de hidrógeno con los grupos carbonilo e hidroxilo del ácido acético.

_____________________________________________________________

Problema 2: ¿qué es el pH?

El pH de una disolución es igual a:

A. la concentración de iones hidrógeno, [H +]
B. log [H +]
C. -log [H +]
D. ln [H +]
E. -ln [H +]

______________________________________________________________


Problema 3: pH fisiológico

El pH fisiológico es 7,4. ¿Cuál es la concentración de iones hidrógeno de una disolución a pH fisiológico?


A. -7,4 M
B. 0,6 M
C. 0,6 x 10 - 8 M*
D. 1 x 10 - 8 M
E. 4 x 10 - 8

*10 elevado a -8

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Problema 4: calculando el pH
¿Cuál es el pH de una disolución de HCl 10 - 3 M?

Elejir uno entre 1 a 14 !

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#2 Ge. Pe.

Ge. Pe.

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Publicado el 07 julio 2007 - 09:31

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Respuestas

Problemas de ácidos y bases


Problema 1: el agua como disolvente

Tutoría para ayudar a responder el problema

¿Cuáles de las siguientes propiedades del agua explican su capacidad para disolver el ácido acético?

A. La alta tensión superficial del agua, que es debida a la formación de enlaces de hidrógeno entre moléculas de agua adyacentes.
B. La capacidad para actuar como tampón, absorbiendo los protones cedidos por el ácido acético.
C. La capacidad para orientar las moléculas de agua de manera que sus polaridades neutralicen los iones formados cuando el ácido se disocia.
D. La capacidad para formar enlaces de hidrógeno con los grupos carbonilo e hidroxilo del ácido acético.

Tutoría

Agua, el principal disolvente biológico

El agua puede estabilizar las formas ionizadas de las moléculas, como Na+, Cl-, K+, Mg+2, Ca+2, SO4-2, PO4-2 y HCO3-. Las moléculas de agua adyacentes a un ion simplemente se orientan de forma que sus átomos de oxígeno con carga parcial negativa rodeen a iones positivos, mientras que sus hidrógenos con carga parcial positiva rodeen a iones negativos. Por ejemplo, en la ilustración inferior se muestra el cloruro sódico en su forma cristalina (izquierda) y disuelto en agua (derecha).

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El agua puede formar enlaces de hidrógeno La capacidad del agua para formar enlaces de hidrógeno con otras moléculas de agua o con otros compuestos polares es importante por dos razones:

1.- proporciona al agua gran cohesión y resistencia a la evaporación,

2.-<permite la solvatación de las biomoléculas que también pueden formar enlaces de hidrógeno.


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Las biomoléculas como glúcidos, proteínas y ácidos nucleicos que contienen grupos salientes -OH o -NH2 se parecen a la propia agua o al amoniaco. Esta similitud con el agua o con el amoniaco permiten al agua formar enlaces de hidrógeno con estas moléculas, lo que resulta en la extraordinaria solubilidad de ciertos compuestos en agua (son posibles disoluciones de sacarosa "100%", es decir, ¡100 g/100 ml!). Tanto los iones como las moléculas polares se denominan hidrófilos debido a que se solvatan fácilmente en el agua.

Problema 1: el agua como disolvente

¿Cuáles de las siguientes propiedades del agua explican su capacidad para disolver el ácido acético?

A. La alta tensión superficial del agua, que es debida a la formación de enlaces de hidrógeno entre moléculas de agua adyacentes.
B. La capacidad para actuar como tampón, absorbiendo los protones cedidos por el ácido acético.

RESOUESTAS CORRECTAS -

C. La capacidad para orientar las moléculas de agua de manera que sus polaridades neutralicen los iones formados cuando el ácido se disocia.

D. La capacidad para formar enlaces de hidrógeno con los grupos carbonilo e hidroxilo del ácido acético.

Como el ácido acético es un ácido débil, su disociación en el agua es incompleta. Sin embargo, la parte que sí se ioniza es neutralizada en disolución cuando las moléculas de agua orientan sus átomos parcialmente cargados alrededor de los iones. La porción no ionizada del ácido acético es también soluble debido tanto a su carácter polar como a la formación de enlaces de hidrógeno. De esta manera, diferentes propiedades disolventes del agua son importantes para solubilizar el ácido acético
.
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Problema 2: ¿qué es el pH?

Tutoría para ayudar a responder el problema

El pH de una disolución es igual a: A. la concentración de iones hidrógeno, [H +]
B. log [H +]
C. -log [H +]
D. ln [H +]
E. -ln [H +]

Tutoría

Agua y pH

El agua se puede considerar como un ácido debido a su capacidad para ionizarse dando un protón y como una base por dar un anión hidróxido:

H-O-H --> H+ + OH-

La frecuencia con la que esto ocurre en el agua pura es muy baja. De hecho, en el agua pura sólo se ioniza una molécula de agua por cada 500 millones. Esto significa que las concentraciones molares de H+ y OH- en el agua pura son aproximadamente 10-7 cada una.


La concentración de iones hidrógeno en las disoluciones acuosas está comprendida entre valores superiores a 1 M y menores a 10-14 M. Por conveniencia, las concentraciones de H+ se expresan en una escala logarítmica, como pH. El pH de una disolución es el logaritmo negativo de su concentración de H+, o:

pH = -log [H+]

Por tanto, una concentración de H+ de 10-7 M tiene un pH de 7,0. En el agua pura, hay siempre el mismo número de H+ y de OH-, y el pH se define como neutro. (Nótese que el pH neutro no es siempre exactamente igual a 7,00; si se eleva la temperatura, se disocia más H2O y el pH será más bajo). Los ácidos son una fuente de H+ y hacen que el pH disminuya desde la neutralidad. Por el contrario, las bases captan H+ de la disolución y esto hace que el pH sea superior al neutro.

RESPUESTA CORRECTA:

C. -log [H +]

El pH se define como el logaritmo negativo de la concentración de H +



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Problema 3: pH fisiológico

Tutoría para ayudar a responder el problema

El pH fisiológico es 7,4. ¿Cuál es la concentración de iones hidrógeno de una disolución a pH fisiológico?

A. -7,4 M
B. 0,6 M
C. 0,6 x 10 - 8 M
D. 1 x 10 - 8 M
E. 4 x 10 - 8

Tutoría

Calculando la concentración de H+ a partir del pH

El pH es el logaritmo negativo de la concentración de iones hidrógeno, es decir:
si pH = -log [H +],

entonces [H +] = antilog (-pH) = 10 - 7,4 M

De esta manera, la concentración de iones hidrógeno de una disolución a pH fisiológico (7,4) es 10-7,4, lo que es igual a 3,98 x 10 - 8 M. Redondeando da 4 x 10 - 8 M.

RESPUESTA CORRECTA:

E. 4 x 10 - 8

Para ser exactos, 10 elevado a -7,4 = 3,98 x 10 - 8


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Problema 4: calculando el pH

Tutoría para ayudar a responder el problema

¿Cuál es el pH de una disolución de HCl 10 - 3 M?

Tutoría

Calculando el pH a partir de [H +]

El pH es el logaritmo negativo de la concentración de iones hidrógeno, es decir:

pH = -log [H+]

El HCl es un ácido fuerte. En agua se disocia completamente, así...

HCl H+ + Cl-

Una disolución de HCl 10 - 3 M tiene una [H +] de 10 - 3 M. Por tanto, el pH de una disolución de HCl 10 - 3 M es

-log [10 -3] = 3

RESPUESTA CORRECTA:

3) -log [10 -3] = 3
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Problemas 5-6-7
_


Problema 5: más cálculos de pH

¿Cuál es el pH de una disolución de HCl 10 - 10 M?

______________________________________________________________


Problema 6: relación entre las concentraciones de H+ y OH–

Si la concentración de H+ en una disolución es 10-3 M, ¿cuál será la concentración de OH- en la misma disolución a 25°C?

A. 10 - 3 M
B. 10 - 11 M
C. 1011 M
D. 2 x 10 - 11 M
E. 10 - 14 M
______________________________________________________________


Problema 7: neutralizando una disolución básica

¿Cuántos mililitros de una disolución de HCl 0,4 M se requieren para llevar a 7 (pH neutro) el pH de 10 ml de una disolución de NaOH 0,4 M?

Nota: el HCl y el NaOH se disocian completamente en agua (es decir, no hacen falta valores de pKa).

A. 4
B. 40
C. 10
D. 20
E. 2

______________________________________________________________

#3 Ge. Pe.

Ge. Pe.

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Publicado el 10 julio 2007 - 07:27

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Respuestas...


Problema 5: más cálculos de pH

Tutoría para ayudar a responder el problema

¿Cuál es el pH de una disolución de HCl 10 - 10 M?

Tutoría


El pH de disoluciones con ácidos muy diluidos El logaritmo negativo de 10 - 10 da un pH de 10 –lo que significa que la disolución es básica–. ¿Tiene sentido que un ácido muy diluido dé un pH básico?

En el caso de disoluciones muy diluidas de un ácido, el agua va a tener una mayor contribución a la [H +] que el ácido diluido. En este problema, la disolución de HCl 10 - 10 M aporta una [H +] de 10 - 10 M. La ionización del agua aporta una [H +] de 10 - 7 M.

La [H +] efectiva de esta disolución es 10 - 7 M y el pH = 7.

La respuesta correcta es: 7

Aunque -log [10 -10] = 10, el sentido común nos indica que una cantidad muy pequeña de ácido no puede hacer que una disolución sea básica. Como esa baja concentración de iones H+ (10 -10 M) está bastante por debajo de la concentración de H+ del agua (10 -7 M), el pH se mantiene en 7.


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Problema 6: relación entre las concentraciones de H+ y OH–

Si la concentración de H+ en una disolución es 10-3 M, ¿cuál será la concentración de OH- en la misma disolución a 25°C?

A. 10 - 3 M
B. 10 - 11 M
C. 1011 M
D. 2 x 10 - 11 M
E. 10 - 14 M

Problema 6: relación entre las concentraciones de H+ y OH–

Tutoría

Relación entre las concentraciones de H+ y OH– a 25°C En disoluciones acuosas a 25º C, el producto de las concentraciones de H+ y OH– es siempre 10-14 M2, como recoge esta expresión:

[H+] [OH– ] = 10-14
Esto permite calcular la concentración de OH– si se conoce la concentración de H+ =

[OH– ] = 10-14 / [H+]

[OH– ] = 10-14 / 10-3 = 10-11
Este cálculo también se utiliza cuando la disolución en cuestión no es el agua pura, sino que contiene una mezcla de ácidos y bases.

RESPUESTA:

B. 10 - 11 M
[H +] [OH - ] = 10 - 14


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Problema 7: neutralizando una disolución básica

Tutoría para ayudar a responder el problema

¿Cuántos mililitros de una disolución de HCl 0,4 M se requieren para llevar a 7 (pH neutro) el pH de 10 ml de una disolución de NaOH 0,4 M?

Nota: el HCl y el NaOH se disocian completamente en agua (es decir, no hacen falta valores de pKa).
A. 4
B. 40
C. 10
D. 20
E. 2

Tutoría


Neutralizando una disolución básica

Este problema no requiere de ningún cálculo complicado, se puede responder simplemente considerando cómo funcionan los ácidos y las bases. En este caso, tanto la disolución ácida como la básica están a la misma concentración. También, como remarca el propio problema, el NaOH y el HCl se disocian completamente.

De esta manera, el pH neutro se puede conseguir añadiendo la misma cantidad de disolución ácida a la disolución básica.

RESPUESTA:

C. 10

Puesto que tanto el ácido como la base están a la misma concentración y ambos se disocian completamente en el agua, el pH neutro se consigue añadiendo a la disolución básica la misma cantidad de disolución ácida.

______________________________________________________

Problemas 8-9-10-11


Problema 8: neutralizando una disolución ácida

¿Cuántos mililitros se requieren de una disolución de NaOH 0,2 M para llevar a 7 el pH de 20 ml de una disolución de HCl 0,4 M?

A. 4
B. 40
C. 10
D. 20
E. 5
_________________________________________________________

Problema 9: ácidos y pKa

Los ácidos se definen como compuestos con valores de pKa por debajo de 7,0.

A. Verdadero
B. Falso

___________________________________________________________

Problema 10: relación entre pKa y pH

La relación correcta entre pKa y pH es que:

A. Ambos son funciones logarítmicas.

B. Ambos son siempre < 7 para ácidos y > 7 para bases.

C. Estos dos conceptos no están relacionados de ninguna manera puesto que los fluidos biológicos contienen mezclas de demasiados ácidos y bases.

D. Cuando pH = pKa, el compuesto en cuestión tendrá carga de +0,5.

E. Cuando pH = pKa, el compuesto ionizable en cuestión (ya sea ácido o base) estará la mitad protonado y la mitad desprotonado.
_____________________________________________________________

Problema 11: pH y capacidad tamponante de una mezcla

Si se mezclan volúmenes iguales de NaH2PO4 0,05 M y H3PO4 0,05 M, ¿cuál de las siguientes opciones describe mejor la disolución resultante? (Los pKa para el ácido fosfórico son 2,0, 6,8 y 12,0)

A. pH 2 y pobre tamponamiento.
B. pH 2 y buen tamponamiento.
C. pH 6,8 y buen tamponamiento.
D. pH 12 y buen tamponamiento.
E. pH 6,8 y pobre tamponamiento.

_______________________________________________________________

#4 Ge. Pe.

Ge. Pe.

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Publicado el 12 julio 2007 - 09:09

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Respuestas 8-9-10-11
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Problema 8: neutralizando una disolución ácida


¿Cuántos mililitros se requieren de una disolución de NaOH 0,2 M para llevar a 7 el pH de 20 ml de una disolución de HCl 0,4 M?

A. 4
B. 40
C. 10
D. 20
E. 5

RESPUESTA CORRECTA:

B. 40

Como el ácido tiene el doble de concentración que la base, el pH neutro se alcanza añadiendo un volumen de disolución básica que duplique al de la ácida.


Tutoría

Neutralizando una disolución ácida

Este problema es similar al anterior. No requiere de ningún cálculo complicado, simplemente se resuelve considerando cómo funcionan los ácidos y las bases.

Para empezar, tanto el NaOH como el HCl se disocian completamente en agua, por tanto no hacen falta cálculos con valores de pKa. En consecuencia, una cantidad dada de una disolución ácida tiene el mismo número de protones libres que iones hidroxilo hay en la misma cantidad de una disolución básica de igual concentración.

En este caso, la concentración de la disolución ácida (0,4 M) es el doble que la de la disolución básica (0,2 M). De esta manera, el pH neutro se obtiene añadiendo el doble de la cantidad de disolución básica al ácido.

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Problema 9: ácidos y pKa



Los ácidos se definen como compuestos con valores de pKa por debajo de 7,0.

A. Verdadero
B. Falso


RESPUESTA CORRECTA:

B. Falso

Los ácidos se definen como compuestos que ceden protones en disolución


Tutoría

Ácidos

Los ácidos se definen como compuestos que ceden protones en disolución. El pH para el cual la mitad de las moléculas de un ácido han cedido su protón es su pKa. Los ácidos fuertes como el HCl ceden protones incluso a pH muy bajo (por tanto tienen un pKa bajo) y los ácidos débiles sólo ceden protones si el pH es muy alto (es decir, a muy baja concentración de protones libres). El pH al que ocurre esto puede estar fácilmente por encima de 7.

Un ejemplo importante de esto es la tirosina, cuyo grupo R es fenólico; un grupo ácido con un pKa ~ 10.

Al contrario, las bases pueden tener pKa < 7,0.

¿Puedes pensar en una base biológicamennte importante con un pKa menor que 7,0?

Respuesta = Histidina

La mayoría de los ácidos biológicos, sin embargo, son ácidos más débiles que el HCl. La principal clase de ácidos biológicos son los ácidos carboxílicos. Como la diferencia de electronegatividad entre el oxígeno y el hidrógeno de un ácido carboxílico no es tan acusada como en el HCl, la tendencia de un ácido carboxílico a ceder su protón es mucho menor que la del HCl. Sin embargo, los ácidos carboxílicos se disocian más rápidamente que el agua debido a la presencia de dos oxígenos electronegativos.

La tendencia de un ácido a disociarse están en función de la fuerza del ácido y del pH de la disolución. Los ácidos fuertes se disocian incluso cuando el pH es bajo, pero esto no ocurre con los ácidos débiles.

Por conveniencia, se identifica el pH al cual el ácido está disociado al 50% (la mitad protonado y la otra mitad desprotonado). Este valor de pH se define como el pKa del ácido en cuestión. Por ejemplo:

CH3COOH (ácido acético) ---> CH3COO- (ión acetato) + H+ ; pKa = 4,8;

lo que significa que a pH = 4,8, la mitad de las partículas están ionizadas (acetato) y la otra mitad no lo están (ácido acético). Cuanto más fuerte sea un ácido, más bajo será su pKa.

Bases

Al contrario que los ácidos, las bases son capaces de captar protones en un medio acuoso y por tanto estarán cargadas positivamente en su forma protonada, y no tendrán carga en la desprotonada. La base débil biológica más común es el grupo amino (R-NH2).

A pesar de las diferencias entre ácidos y bases, el pKa también se puede utilizar para cuantificar la fuerza relativa de las bases. Nota que mientras que los valores de pKa para los ácidos son generalmente menores que 7, los valores de pKa para las bases son usualmente mayores que 7. Por ejemplo, la etanolamina tiene un pKa de 9,5 y está protonada al 50% (carga media = +1/2) cuando el pH es 9,5 (Figura 4). Una importante excepción a esta regla es el aminoácido histidina, que es una base pero tiene un pKa alrededor de 6,0

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Problema 10: relación entre pKa y pH

La relación correcta entre pKa y pH es que:

A. Ambos son funciones logarítmicas.

B. Ambos son siempre < 7 para ácidos y > 7 para bases.

C. Estos dos conceptos no están relacionados de ninguna manera puesto que los fluidos
biológicos contienen mezclas de demasiados ácidos y bases.

D. Cuando pH = pKa, el compuesto en cuestión tendrá carga de +0,5.

E. Cuando pH = pKa, el compuesto ionizable en cuestión (ya sea ácido o base) estará la mitad protonado y la mitad desprotonado.

RESPUESTA CORRECTA:

E. Cuando pH = pKa, el compuesto ionizable en cuestión (ya sea ácido o base) estará la mitad protonado y la mitad desprotonado.

De hecho, esta es la definición exacta de pKa.


Tutoría

pKa y pH La relación entre pKa y pH está representada matemáticamente por la ecuación de Henderson-Hasselbalch:

pH = pKa + log [A-] / [HA]

donde [A-] representa la forma desprotonada y [HA] representa la forma protonada.

Una solución habitual de esta ecuación se obtiene al asignar arbitrariamente que pH = pKa.

En este caso, log([A-] / [HA]) = 0, y [A-] / [HA] = 1.

En otras palabras, esto significa que cuando el pH es igual al pKa del ácido, hay igual cantidad de las formas protonada y desprotonada de la molécula. Esta misma relación vale para las bases, con [B] sustituyendo a [A-] como la forma desprotonada y [HB+] sustituyendo a [HA] como la forma protonada. Se debe tener en cuenta que la relación de Henderson-Hasselbach es válida para un ácido o base específico incluso si están presentes diversos ácidos o bases.

En la siguiente figura (y para el ácido acético), se muestran otras soluciones para la ecuación de Henderson-Hasselbalch en un intervalo de valores de pH.

IPB Image La "carga neta del ácido" se refiere al promedio de todas las moléculas de ácido en la disolución.

Hay varios aspectos en esta gráfica que merecen un comentario:

* En el pKa, el ácido está desprotonado en un 50%.

* A una unidad de pH por encima (por debajo) del pKa, el ácido está desprotonado (protonado) en un 90%.

* A dos unidades de pH por encima (por debajo) del pKa, el ácido está desprotonado (protonado) en un 99%.

* A tres unidades de pH por encima (por debajo) del pKa, el ácido está desprotonado (protonado) en un 99,9%.

* Cuando está totalmente protonado, la carga del ácido acético es 0.

* Cuando está totalmente desprotonado, la carga del acetato es -1.

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Problema 11: pH y capacidad tamponante de una mezcla

Si se mezclan volúmenes iguales de NaH2PO4 0,05 M y H3PO4 0,05 M,

¿cuál de las siguientes opciones describe mejor la disolución resultante?

(Los pKa para el ácido fosfórico son 2,0, 6,8 y 12,0)

A. pH 2 y pobre tamponamiento.
B. pH 2 y buen tamponamiento.
C. pH 6,8 y buen tamponamiento.
D. pH 12 y buen tamponamiento.
E. pH 6,8 y pobre tamponamiento


RESPUESTA CORRECTA:

B. pH 2 y buen tamponamiento.

Cantidades iguales de ácido fosfórico (H3PO4) y dihidrógeno fosfato de sodio (NaH2PO4) darán un pH de 2,0, que es el primer pKa del ácido fosfórico.

Como los dos componentes de la mezcla están a 50 mM y la disolución está en el equilibrio del pKa de la primera ionización, la disolución podrá neutralizar hasta 25 mM de ácido o de base antes de que se agote su capacidad tamponante.

Se considera, así, que la disolución tiene buena capacidad de tamponamiento.


Tutoría

Reconocimiento adecuado de las formas protonadas y desprotonadas de un ácido con varias ionizaciones.

El ácido fosfórico puede seguir tres ionizaciones, por lo tanto tiene tres valores de pKa (dados como 2,0, 6,8 y 12,0 en el problema). El ácido fosfórico como grupo fosfato tiene gran importancia biológica debido a su papel en DNA/RNA, en moléculas energéticas como el ATP, en la fosforilación de proteínas, etc.; merece la pena, por ello, dedicar un tiempo a examinar esas reacciones de ionización.

Imagina la forma inicial totalmente protonada. Intuitivamente, esta protonación total debería ocurrir cuando la [H+] es muy alta, es decir, a bajo pH. Así, a pH 1, o menos, más del 90% del ácido fosfórico está como H3PO4.

Ahora imagina que se añade NaOH a una disolución de H3PO4 a pH 1. Los iones OH- se combinan con los H+ para dar agua, lo que eleva el pH y deja Na+ en la disolución. Cuando el pH se va acercando a 2,0, ¿qué ocurre con el H3PO4? Puesto que 2,0 es el primer pKa, se empezará a liberar el primer protón. Esto tiene dos consecuencias, una concierne a la forma química del H3PO4 y la otra al tamponamiento.

La forma química del H3PO4

En lo concerniente a la forma química del H3PO4, una vez que el primer H+ se ha liberado totalmente (lo que ocurre cuando el pH está por encima de 3), lo que tenemos es H2PO4-. Pero como en esta reacción también se libera Na+ (al combinarse el OH- y el H+ para producir agua), podemos poner que los iones en la disolución están como Na+H2PO4-, o simplemente NaH2PO4 (dihidrógeno fosfato de sodio).

Así, esta primera ionización se escribe como sigue:

NaOH + H3PO4 ---> H2O + NaH2PO4 ; pKa = 2,0


¿Cuál es la reacción de la segunda ionización?

La reacción para la segunda ionización es:

NaOH + NaH2PO4 ---> H2O + Na2HPO4



¿Cuál es la reacción de la tercera ionización?

La reación para la tercera ionización es:

NaOH + Na2HPO4 ---> H2O + Na3PO4


Tamponamiento

Como para la parte anterior, sólo necesitamos darnos cuenta de que durante la transición entre el pH 1,0 y el 3,0 la mayoría de los H+ que se utilizan para combinarse con el OH- proceden del H3PO4. Los protones no vienen del agua pero la relación [H+] x [OH-] = 10 - 14 aún se mantiene; por tanto, el pH no cambia mucho cuando se añade NaOH en la transición de pH 1 a 3. Este no es el caso entre, por ejemplo, los pH 3,0 y 5,8, cuando la adición de NaOH no toma H+ del fosfato, puesto que no hay valor de pKa para la disociación del fosfato en este intervalo (el segundo pKa corresponde a 6,8 ). Así, los protones deben proceder del agua y el pH cambia bruscamente en este intervalo.

El concepto de tamponamiento se puede mostrar gráficamente, como se ve debajo.

IPB Image

En el pKa o cerca de él, tanto los ácidos como las bases débiles amortiguan las variaciones de pH, actuando así como tampones.

Como se ha descrito antes, esto se debe a su afinidad por los protones, que son las especies iónicas que determinan el pH.

De esta manera, una disolución amortiguará los cambios de pH cerca de su valor de pKa (ver el área sombreada en la figura superior).



En este problema, la disolución de ácido fosfórico amortiguará los cambios de pH cuando se añade NaOH hasta que casi todo el H3PO4 haya pasado a la forma H2PO4-.

A valores de pH >> pKa, la afinidad del ácido fosfórico por los protones no es suficiente para unir H+ hasta que no se alcance el siguiente valor de pKa, y a valores de pH << pKa, prácticamente todo el ácido fosfórico ha unido ya H+ y no está disponible para unir más H+ adicionales.

Por tanto, el ácido fosfórico, como cualquier otro ácido o base débil, sólo es efectivo como tampón a valores de pH de una unidad por encima o por debajo de su pKa .

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Fin del facsimil

Sencillamente muy bueno !!
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#5 Invitado_francisca victoriano_*

Invitado_francisca victoriano_*
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Publicado el 02 abril 2008 - 07:51

CITA(Ge. Pe. @ Jul 3 2007, 06:52 PM) View Post

Problemas de ácidos y bases

En esta serie de problemas aprenderás sobre las propiedades del agua como disolvente, el pH, el pKa y la capacidad de tamponamiento.

Instrucciones: Los siguientes problemas tienen respuestas de elección múltiple. Las respuestas correctas van acompañadas de una breve explicación. Las respuestas incorrectas van asociadas a tutorías para ayudar a resolver el problema.

1.- El agua como disolvente

2.- ¿Qué es el pH?grado de acidez de una solucion

3.- pH fisiológico

4.- Calculando pHs

5.- Más cálculos de pH

6.- Relación entre las concentraciones de H+ y OH-

7.- Neutralizando una disolución básica

8.- Neutralizando una disolución ácida

9.- Ácidos y pKa

10.- Relación entre pKa y pH

11.- pH y capacidad de tamponamiento de una mezcla

En el pKa , la letra "a" es subindice

_________________________________________________________
Problema 1: el agua como disolvente

¿Cuáles de las siguientes propiedades del agua explican su capacidad para disolver el ácido acético? considera todas estas posibilidades

a) La alta tensión superficial del agua, que es debida a la formación de enlaces de hidrógeno entre moléculas de agua adyacentes.
b) La capacidad para actuar como tampón, absorbiendo los protones cedidos por el ácido acético.
c) La capacidad para orientar las moléculas de agua de manera que sus polaridades neutralicen los iones f ormados cuando el ácido se disocia.
d) La capacidad para formar enlaces de hidrógeno con los grupos carbonilo e hidroxilo del ácido acético.

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Problema 2: ¿qué es el pH?

El pH de una disolución es igual a:

A. la concentración de iones hidrógeno, [H +]
B. log [H +]
C. -log [H +]
D. ln [H +]
E. -ln [H +]

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Problema 3: pH fisiológico

El pH fisiológico es 7,4. ¿Cuál es la concentración de iones hidrógeno de una disolución a pH fisiológico?
A. -7,4 M
B. 0,6 M
C. 0,6 x 10 - 8 M*
D. 1 x 10 - 8 M
E. 4 x 10 - 8

*10 elevado a -8

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Problema 4: calculando el pH
¿Cuál es el pH de una disolución de HCl 10 - 3 M?

Elejir uno entre 1 a 14 !

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