Equilibrio Químico Parte III. Hidrólisis de sales PDF

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Informe 11 Equilibrio Químico Parte III. Hidrólisis de sales...

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UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA

DEPARTAMENTO ACADÉMICO DE QUÍMICA CURSO: QUÍMICA GENERAL – LABORATORIO INFORME DE LA PRÁCTICA N° 9 TÍTULO: Equilibrio Químico Parte III. Hidrólisis de sales

LA MOLINA – LIMA – PERÚ

Contenido 1.

INTRODUCCIÓN

3

1.1.

JUSTIFICACIÓN

3

1.2.

OBJETIVOS

3

2.

MARCO TEÓRICO

3

3.

MATERIALES Y MÉTODOS

7

3.1.

MATERIALES

7

3.2.

MÉTODOS

7

4.

RESULTADOS

7

5.

DISCUSIONES

8

6.

CONCLUSIONES

8

7.

RECOMENDACIONES

8

8.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

9

9.

CUESTIONARIO

9

2

1. INTRODUCCIÓN El término hidrólisis de una sal describe la reacción de un anión o un catión de una sal, o de ambos, con el agua. Por lo general la hidrólisis de una sal afecta el pH de una solución. La palabra “hidrólisis” se deriva de las palabras griegas “hydro”, que significa agua y “lysis”, que significa separar o romper. Una sal es un compuesto iónico formado a partir de la reacción entre un ácido y una base. Las sales son electrolitos fuertes que se disocian por completo para formar iones en agua. Las soluciones acuosas son muy importantes, ya que casi tres cuartas partes de la corteza terrestre están cubiertas de agua. En los océanos y los mantos acuíferos pequeños ocurren muchas reacciones químicas. Los fluidos de animales y planta son en su mayor parte agua. Los procesos vitales (reacciones químicas) de toda vida tienen lugar en unas soluciones acuosas. El agua es el disolvente más común y más importante en este planeta. En cierto sentido, es el disolvente de la vida. Es difícil imaginar cómo podría existir la materia viva con toda su complejidad con cualquier líquido distinto del agua como disuelven, debido a su capacidad para disolver una extensa variedad de sustancias.

1.1. -

1.2. -

JUSTIFICACIÓN En el sentido general, hidrólisis significa, reacción con el agua, cualquier sal que se disuelva en agua lo hace para dar iones de cargas opuestas, que están hidratadas y para este proceso se considera por separado el anión y el catión. Para un ion en disolución, una reacción de hidrólisis es una reacción del ion con el agua, en la que se produce una transferencia protónica. Willis (1995)

OBJETIVOS Determinar que la procedencia y composición de la sal influye en el rango de pH de la hidrolisis. Entender el origen de la fórmula para la determinación del pH. Determinar pH y el % de disociación en una hidrolisis de sales.

2. MARCO TEÓRICO SALES Son compuestos iónicos, su obtención se da por la reacción de un ácido y una base. Los iones generados pueden o no reaccionar con el agua, mediante una reacción denominada de hidrólisis, para formar una base o un ácido débil y H3O+ u OH-, respectivamente. Para que los iones de una sal den lugar a un proceso de hidrólisis deben ser especies conjugadas de un ácido o una base débil, cuanto más débil sea el ácido o la base de 3

procedencia, más grande es la tendencia del ion a sufrir la reacción de hidrólisis. Los iones procedentes de los ácidos y de las bases fuertes no sufren hidrólisis al ser especies conjugadas muy débiles. Conocer el comportamiento ácido-base de las sales es conveniente en ciertas situaciones como controlar el pH de un alimento específico, pues se puede controlar el pH del medio utilizando sales adecuadas. (Sergi. M, 2019) HIDRÓLISIS DE SALES Hidrolisis de una sal significa la “reacción de un anión o un catión de una sal, o de ambos, con el agua”. (Chang, Goldsby, 2013) TIPOS DE SALES Ácidos

Básicas

Neutras

CARACTERÍSTICAS Las soluciones en agua tienen un pH < 7. Se produce por neutralización completa de un ácido fuerte y una base débil. Las soluciones en agua pura tienen un pH > 7. Se realiza por neutralización completa de un ácido débil y una base fuerte. Sus soluciones en agua tienen un pH = 7. Se produce por neutralización completa de un ácido fuerte y una base fuerte.

EJEMPLO CH3COONa Na2CO3 KCN NaCl KNO3 NaClO4 NH4Cl AlCl3 Fe(NO3)3

● Existe una relación entre Ka de la forma ácida y Kb de la base conjugada.

Cuanto mayor sea (Ka) menor será la fuerza de su base conjugada (Kb) y viceversa. De igual manera con sus bases y ácidos conjugados. ● Cálculo de las constantes de equilibrio de hidrólisis Equilibrio de hidrólisis del ion acetato: Esta reacción pertenece a una constante de basicidad y esto puede calcularse mediante la constante de acidez del ácido acético.

CH3COO- + H2O ⇋ CH3COOH + OH-

Reacción entre ácido acético y el agua.

CH3COOH + H2O ⇋ CH3COO- + H3O+

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Kb × Ka = Kw Kb × 1.8 × 10-5 = 10-14 → Kb = 5.6 x 10-10 La relación entre ambas permite calcular la constante de hidrólisis o basicidad de un anión a partir de la constante de acidez del ácido débil. Kb < Ka Kb = Ka Kb > Ka

pH < 7 pH = 7 pH > 7

Sal Ácida Sal Neutra Sal Básica

NH4NO2 NH4CN CH3COONH4

1) Sales que producen disoluciones neutras (sal de ácido fuerte y base fuerte) Algunas sales se forman de compuesto que provienen tanto de un ácido fuerte y una base fuerte , producen disoluciones neutras porque ni el catión ni el anión reaccionan en forma apreciable con el agua para producir iones H3O+ u OH-. (McMurry, Fay ,2009)

NaCl + H2O → Na (ac)+ + Cl (ac)El NaCl proviene de una base fuerte NaOH (Hidróxido de sodio) y un ácido fuerte HCl, por lo que sus bases son muy débiles esto ocasiona que no reaccionen en agua, haciendo de esta sal una sal neutra. (pH = 7) (Carol, 2009)

Na+ + H2O → No hay reacción Cl- + H2O → No hay reacción 2) Sales que producen disoluciones básicas (sal de ácido débil y base fuerte) Se forman con un ácido débil y una base fuerte, produciendo disoluciones básicas. Debido a que el ácido débil esta poco disociado, la ecuación iónica neta de la reacción de neutralización de un ácido débil por una base fuerte implica la trasferencia de protones del ácido débil a la base fuerte. (McMurry, Fay ,2009)

NaNH3COO + H2O → Na (ac)+ + CH3COO (ac)Esta sal NaNH3COO (Acetato sódico) está conformada por un ácido débil que es CH3COOH (Ácido acético) (Ka = 1.8 × 10-5) y una base fuerte NaOH (Hidróxido de sodio). Al estar en contacto con el agua esta sal se disocia y luego se hidroliza el ácido débil en:

CH3COO- + H2O ⇋ CH3COOH + OHY en el caso de la base fuerte:

Na+ + H2O → No hay reacción 5

3) Sales que producen disoluciones acidas (sal de ácido fuerte y base débil) Se forman con una base débil y un ácido fuerte, producen disoluciones ácidas. En esos casos, el anión no es ácido ni base, pero el catión es un ácido débil: (McMurry, Fay ,2009)

NH4Cl + H2O → NH4 (ac)+ + Cl (ac)El NH4Cl (Cloruro amónico) proviene de una base débil NH3 (Amoniaco) (Kb = 1.8 x 10-5) y un ácido fuerte HCl (Cloruro de hidrógeno). Esta sal en contacto con el agua se disocia y el ion amonio pasa a hidrolizarse.

NH4+ + H2O ⇋ NH3 + H3O+ Y el Cl- al provenir de un ácido fuerte no se hidroliza.

Cl- + H2O → No hay reacción 4) Sales de Ácidos débiles y bases débiles En este tipo de sales dependerá de que si una de las constantes es mayor, menor o igual a la otra. De esta manera se determinara si la sal es básica (Kb > Ka), ácida (Kb < Ka) o neutra (Kb = Ka). En el caso del acetato amónico (NH4CH3COO):

NH4CH3COO + H2O → CH3COO- + NH4+ Está formado por un ácido débil CH3COOH (Ácido acético) y una base débil NH3 (Amoniaco), ambos se hidrolizan luego de la disolución.

CH3COO- + H2O ⇋ CH3COOH + OH-

NH4+ + H2O ⇋ NH3 + H3O+

Las dos constantes al ser iguales se concluye que dicha sal acetato amónico (NH4CH3COO) es neutra. De esta manera se determinará para las demás sales conformadas por un ácido débil y una base débil. Otro caso sería la sal NH4NO2 (Nitrito amónico). (Sergi, 2009)

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3. MATERIALES Y MÉTODOS 3.1. -

3.2.

MATERIALES Vasos precipitados de 25 mL Piseta Agua destilada Potenciómetro calibrado Vaso precipitado de 100 mL Acetato de amonio (NH4CH3COO), sal (0.5 M) Acetato de sodio (CH3COONa), sal (0.5 M) Cloruro de amonio (NH4Cl), sal (0.5 M) Cloruro de sodio (NaCl), sal (0.5 M)

MÉTODOS Se vertió 25 mL de agua en un vaso precipitado y se mide el pH con el potenciómetro, anotando los datos. Se realiza el siguiente procedimiento para cada solución de sal de 0.5 M.

4. RESULTADOS Peso Masa V – agua Concentración Rango pH fórmula (g) (mL) (M) Papel IU (g/mol) NaCl 58.5 14.625 500 0.5 pH=7 Na(CH3COO) 82 20.5 500 0.5 7...