QÜESTIONARI DE LA PRÀCTICA amortidores PDF

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QUESTIONS DE LA PRÀCTICA: PREPARACIONS DE DISSOLUCIONS AMORTIDORES 1.-Quins han estat els canvis de pH en afegir NaOH i HCl a les tres dissolucions (acetat 0.2 M pH 4, acetat 0.2 M pH 5.5 i H20d)? En las disoluciones tamponadoras tanto de pH inicial 4 como la de pH inicial 5,5 los cambios en el pH al añadir HCl y NaOH han sido pequeños, en el caso de la disolución de pH inicial 4 después de añadir todo el HCl el pH bajó hasta aproximadamente 3,5 y en el caso de la disolución de pH 5,5 subió hasta 5,7. En el caso del agua al no tener propiedades tamponadoras la variación de pH al añadir HCl o NaOH es mucho más drástica bajando hasta 2,2 al añadir HCl y subiendo hasta 12,1 al añadir el NaOH. 2.-Per què els canvis de pH han estat més grans en uns casos que en altres? Esto es debido a que el acetato actúa como tampón haciendo que en pHs próximos a su pKa la variación de pH al añadir NaOH o HCl sea más baja, esto es más efectivo cuanto más próximo sea el pH inicial a su pKa. Por otro lado el H2O no tiene estas propiedades tamponadoras por lo que su pH varía rápidamente cuando añadimos una disolución ácida o básica. 3.-Com hauríem de modificar les dissolucions amortidores a pH 4, 4,8 i 5,5, de forma que en afegir els volums de HCl i NaOH indicats al protocol els canvis de pH fossin menors que els enregistrats? Los dos métodos para conseguir un menor cambio en el pH serían aumentar la concentración de la disolución tampón para que pudiese reaccionar con más moles de ácido o de base o cambiar la disolución tampón por una con un pKa más próximo al pH inicial de la disolución para así maximizar la eficacia del tampón. 4.-Com prepararies 1 litre d’amortidor fosfat 0,15 M a pH 7,5 si tinguessis dues botelles amb els compostos sòlids indicats a sota: Sodium phosphate dibasic Synonym: sec-Sodium phosphate, Disodium hydrogen phosphate, Disodium phosphate, Sodium hydrogenphosphate Linear Formula: Na2HPO4 Molecular Weight:141.96 Sodium phosphate monobasic Synonym: Monosodium phosphate, Sodium dihydrogen phosphate Linear Formula NaH2PO4 Molecular Weight:119.98 La reacción del tampón sería: 𝐻2 𝑃𝑂4 − ↔ 𝐻𝑃𝑂4 2− + 𝐻+ 𝑝𝐾𝑎 = 7,2 Usamos la ecuación de Hendersson-Haselbach:

𝑝𝐻 = 𝑝𝐾𝑎 + log (

[𝐴− ] ) [𝐴𝐻]

[𝐴− ] 7,5 = 7,2 + log ( [𝐴𝐻])

[𝐻2 𝑃𝑂4 − ] + [𝐻𝑃𝑂4 2−] = 0,15 → [𝐻𝑃𝑂4 0,3 = log (

2−

] = 0,15 − [𝐻2 𝑃𝑂4 − ]

0,15 − [𝐻2 𝑃𝑂4 − ] ) [𝐻2 𝑃𝑂4 −]

[𝐻2 𝑃𝑂4 − ] + 100,3[𝐻2 𝑃𝑂4 − ] = 0,15 Resolviendo estas ecuaciones obtenemos las concentraciones necesarias de cada uno de los iones para preparar la disolución:

[𝐻𝑃𝑂4 2− ] = 0,1 𝑀

[𝐻2 𝑃𝑂4 − ] = 0,05 𝑀 Como sabemos que toda la concentraciones de cada ion vendrán dadas cada uno de los compuestos podemos calcular los gramos de cada uno de los compuestos que tendremos que diluir en un litro de agua para conseguir la disolución tampón deseada. 0,1

𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐻𝑃𝑂4 2− 𝐿 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛

0,05

∙ 1𝐿 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 ∙

𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐻2𝑃𝑂4 − 𝐿 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛

1𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁𝑎2𝐻𝑃𝑂4

1𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻𝑃𝑂4 2−

∙ 1𝐿 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 ∙

1𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁𝑎𝐻2𝑃𝑂4

1𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝐻2𝑃𝑂4 −

∙

141,96𝑔 𝑑𝑒 𝑁𝑎2 𝐻𝑃𝑂4

∙

1𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁𝑎2𝐻𝑃𝑂4

=14,19g de 𝑁𝑎2 𝐻𝑃𝑂4

119,98𝑔 𝑑𝑒 𝑁𝑎𝐻2𝑃𝑂4 1𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 𝑁𝑎𝐻2𝑃𝑂4

=5,99g de 𝑁𝑎𝐻2 𝑃𝑂4

5.-Com prepararies 1 L d’amortidor Tris /HCl 0,15 M a pH 7,5, si tinguessis una botella com la indicada a la etiqueta i HCl concentrat (12,1 M)? Fórmula lineal del Tris: (HOCH2)3CNH2 𝑇𝑟𝑖𝑠𝑜 + 𝐻2 0 ↔ 𝑇𝑟𝑖𝑠 + + 𝑂𝐻− 𝑝𝐾𝑎 = 8,07

𝑝𝐻 = 𝑝𝐾𝑎 + log ( 7,5 = 8,07 + log(

[𝐴+] ) [𝐴𝐻]

[𝑇𝑟𝑖𝑠 + ] ) [𝑇𝑟𝑖𝑠 𝑜 ]

[𝑇𝑟𝑖𝑠 + ] + [𝑇𝑟𝑖𝑠 𝑜 ] = 0,15𝑀

[𝑇𝑟𝑖𝑠 + ] 7,5 = 8,07 + log( ) 0,15 − [𝑇𝑟𝑖𝑠 +]

[𝑇𝑟𝑖𝑠 + ] = 0,118𝑀

[𝑇𝑟𝑖𝑠 𝑜 ] = 0,032𝑀

𝐻𝐶𝑙 → 𝐻+ + 𝐶𝑙 −

Al ser un ácido fuerte el clorhídrico podemos decir que se disocia completamente en agua y por lo tanto la concentración de ácido clorhídrico será la misma que la de protones y a la vez la + concentración de Tris por lo que será 0,118 En la disolución final queremos tener 0,118 moles de HCl así que tendremos que diluir la disolución inicial de HCl para conseguirlos: 0,118 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐻𝐶𝑙 ∙

1𝐿 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 = 9,7𝑚𝐿 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝐻𝐶𝑙 12,1𝑀 12,1𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝐻𝐶𝑙

0,032

𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 (𝐻𝑂𝐶𝐻2 )3 𝐶𝑁𝐻2 1𝐿 𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑜𝑙𝑢𝑐𝑖ó𝑛

∙

121,14 𝑔 𝑑𝑒 (𝐻𝑂𝐶𝐻2 )3 𝐶𝑁𝐻2 = 3,87648𝑔 𝑑𝑒 𝑇𝑟𝑖𝑠 1𝑚𝑜𝑙 𝑑𝑒 (𝐻𝑂𝐶𝐻2 )3 𝐶𝑁𝐻2

Quin dels dos amortidors tindria una força iònica més alta? Recordem que la força iònica = 1/2 ∑MiZi^2 (ón Mi és la concentració de l’ió en M i Zi és la seva càrrega). 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑖ó𝑛𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑎𝑚𝑝ó𝑛 𝑓𝑜𝑠𝑓𝑎𝑡𝑜 =

1

2

[(0,1 ∙ (−2)2 ) + (0,05 ∙ (−1)2 )] = 0,45

*La concentración de protones en la reacción del tampón es muy baja del orden de 10−8 así que podemos despreciarla. 1 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑖ó𝑛𝑖𝑐𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑡𝑎𝑚𝑝ó𝑛 𝑇𝑟𝑖𝑠 − 𝐻𝐶𝑙 = [(0,118 ∙ (1)2 ) + (0,032 ∙ (−1)2 ] = 0,075 2 El tampón fosfato tiene una mayor fuerza iónica que el tampón Tris-HCl. Com equilibraries les forces iòniques de les dues dissolucions amortidores amb KCl? Al añadir una sal proveniente de un ácido fuerte y una base fuerte haremos que al disociarse en agua los iones no hagan variar prácticamente el pH de la disolución pero si aumentarían la cantidad de iones en disolución aumentando las fuerzas iónicas de las disoluciones tampón así que añadiendo KCl a la disolución Tris-HCl podemos igualar sus fuerzas iónicas....