Taller Bioquímica soluciones buffer 1,1 PDF

Preview

Summary

taller de soluciones resuelto para tu propia audita...

Description

Taller Bioquímica Integrantes: Natalia Pardo-201910175 Sergio Quintero-201912604 Jessica Roa-201912599 1. Como se prepara una solución tampón acetato pH = 5 y concentración 0,2M (pKa del ácido acético = 4,74 R: Si prepara una mezcla de ácido acético y de acetato de sodio, cuyas concentraciones sean 0,071 M y 0,129 M respectivamente, se obtiene una solución amortiguadora de pH-5 y de concentración total 0,2 M. 𝐶𝐻 𝐶𝐻

𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎

𝐶𝐻 3𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎 → 𝑁𝑎

3

𝐶𝑂𝑂𝐻 3

+

𝐶𝐻 3𝐶𝑂𝑂𝐻 → 𝐻

+ 𝐶𝐻 3𝐶𝑂𝑂 +

+ 𝐶𝐻 3𝐶𝑂𝑂

[𝑠𝑎𝑙] 𝑝𝐻 = 𝑝𝐾𝑎 + 𝑙𝑜𝑔 [á𝑐𝑖𝑑𝑜] ⇒ 5 = 4, 74 + 𝑙𝑜𝑔

𝑙𝑜𝑔

[𝑠𝑎𝑙] [á𝑐𝑖𝑑𝑜]

[𝑠𝑎𝑙] [á𝑐𝑖𝑑𝑜]

= 0, 26 ⇒

= 10

0,26

−

⇒

[𝑠𝑎𝑙] [á𝑐𝑖𝑑𝑜]

[𝑠𝑎𝑙] [á𝑐𝑖𝑑𝑜]

−

⇒ 5 − 4, 74 = 𝑙𝑜𝑔

[𝑠𝑎𝑙] [á𝑐𝑖𝑑𝑜]

= 1, 819

[𝑠𝑎𝑙] = 1, 819 [á𝑐𝑖𝑑𝑜] [𝑠𝑎𝑙] + [á𝑐𝑖𝑑𝑜] = [𝑏𝑢𝑓𝑓𝑒𝑟] 1, 819 [á𝑐𝑖𝑑𝑜] + [á𝑐𝑖𝑑𝑜] = [𝑏𝑢𝑓𝑓𝑒𝑟] ⇒ 2, 819 [á𝑐𝑖𝑑𝑜] = 0, 2𝑀 [á𝑐𝑖𝑑𝑜] =

0,2𝑀 2,819

⇒ [á𝑐𝑖𝑑𝑜] ≈ 0, 071𝑀

[𝑠𝑎𝑙] = 1, 819 [á𝑐𝑖𝑑𝑜] ⇒[𝑠𝑎𝑙] = 1, 819 [0, 071] ⇒ [𝑠𝑎𝑙] ≈ 0, 129𝑀 2. Calcular el pH de una solución formada por ácido acético 0,5M y acetato de sodio 0,5M (CH3COONa). R. pH=4,74 ka = 1,8x10-5 𝑝𝐻 = 𝑝𝐾𝑎 + 𝑙𝑜𝑔 𝑝𝐾𝑎 =− 𝑙𝑜𝑔 [𝐾𝑎]

[𝑠𝑎𝑙] [á𝑐𝑖𝑑𝑜]

[

𝑝𝐻 = 4, 744 + 𝑙𝑜𝑔 𝑝𝐻 = 4, 74

]

−5

𝑝𝐾𝑎 =− 𝑙𝑜𝑔 1, 8 × 10 𝑝𝐾𝑎 = 4, 744

[ 0,5] [ 0,5]

3. Calcular el pOH de una solución 0,1M de hidróxido de amonio (NH4OH) Kb=1,75x10-5. R. POH = 2,88 𝑁𝐻4𝑂𝐻 ↔ 𝑁𝐻4

+

−

+ 𝑂𝐻

inicio 0, 1 reaccion − 𝑥

− + 𝑥

− + 𝑥

−3

equilibrio 0, 098 1, 32𝑥10 𝑘𝑏 =

[𝑁𝐻4+] [𝑂𝐻−] [𝑁𝐻4𝑂𝐻−] −5

1, 75 × 10 𝑥=

−3

1, 32𝑥10

𝑋*𝑋 0,1

=

−5

0, 1 × 1, 75 × 10 −3

𝑥 = 1, 32 × 10

[

−3

𝑝𝑂𝐻 =− 𝑙𝑜𝑔 1, 32 × 10 𝑝𝑂𝐻 = 2, 87

]

4. Calcular el pOH de una solución formada por hidróxido de amonio 0,1M y cloruro de amonio 0,1M (NH4CI).. R. pOH = 4,76

𝑝𝑂𝐻 = 𝑝𝐾𝑏 + 𝑙𝑜𝑔 𝑝𝑂𝐻 =

[𝑠𝑎𝑙] [𝑏𝑎𝑠𝑒]

⇒

− 𝑙𝑜𝑔 𝐾𝑏 + 𝑙𝑜𝑔

𝑝𝑂𝐻 =

[𝑠𝑎𝑙] [𝑏𝑎𝑠𝑒]

⇒

[𝑠𝑎𝑙]

− 𝑙𝑜𝑔 𝐾𝑏 + 𝑙𝑜𝑔 [𝑏𝑎𝑠𝑒]

𝑝𝑂𝐻 =

− 𝑙𝑜𝑔 1, 75𝑥10

−5

+ 𝑙𝑜𝑔

[ 0,1] [ 0,1]

𝑝𝑂𝐻 = 4, 76 + 𝑙𝑜𝑔 1 ⇒ 𝑝𝑂𝐻 = 4, 76 + 0 ⇒ 𝑝𝑂𝐻 = 4, 76 5. Calcular el pH de una solución 0,5M de ácido acético (CH3COOH) Ka = 1,8x10-5 pH=2,522 +

𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 + 𝐻2𝑂 ↔ 𝐻3𝑂 + 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂

−

⎡⎢𝐻 𝑂+⎥⎤ = 0, 5 × 1, 8 × 10−5 ⎣ 3 ⎦ ⎡⎢𝐻 𝑂+⎥⎤ = 3 × 10−3 ⎣ 3 ⎦

[

−3

]

𝑝𝐻 =− 𝑙𝑜𝑔 3 × 10 𝑝𝐻 = 2, 522 6. Calcule el pH y la concentración de una solución amortiguadora formada por 0,03 moles de ácido propanoico (Ka-1,34x10-5) y 0,02 moles de propanoato de sodio disueltos en 250 mL. R., pH=4,70 (Está en el rango esperado). [buffer] =0,2 M −5

𝑝𝐻 =− 𝑙𝑜𝑔1, 34 × 10 𝑝𝐻 = 4, 70

𝑉𝑠𝑙𝑛𝐶𝑠𝑙𝑛 = 𝑉𝑑𝑙𝑛𝐶𝑑𝑙𝑛

+ 𝑙𝑜𝑔

[ 0,03] [ 0,02]

𝐶𝑠𝑙𝑛 = 𝐶𝑠𝑙𝑛 =

𝑉𝑠𝑙𝑛*𝐶𝑑𝑙𝑛 𝑉𝑑𝑙𝑛 1*0,05 0,25

𝐶𝑠𝑙𝑛 =0, 2𝑀

7. Determine la masa de acetato de sodio (Masa molar 98,1 g/mol) que necesita para preparar. una solución buffer acetato cuya relación [Sal] / [Acido] = 0,45, Suponga que la masa de sal debe ser agregada a 500 mL de solución 0,4 M de ácido acético (pKa=4,74 para preparar el tampón. R. 8,83 g de sal (acetato de sodio) [𝑠𝑎𝑙] [á𝑐𝑖𝑑𝑜]

= 0, 45 ⇒

[𝑠𝑎𝑙] [0,4]

= 0, 45 ⇒ [𝑠𝑎𝑙] = 0, 45 × [0, 4] ⇒ [𝑠𝑎𝑙] = 0, 18 𝑀

𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 = 𝑀 × 𝐿 ⇒ 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑠𝑎𝑙 = 0, 18 𝑀 × 0. 5 𝐿 ⇒ 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑠𝑎𝑙 = 0, 09 𝑚𝑜𝑙 0, 09 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝐻 3𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎

×

98,1 𝑔 𝐶𝐻 3𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎 1 𝑚𝑜𝑙 𝐶𝐻 3𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎

≈ 8, 83 𝑔 𝐶𝐻 𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎 3

8. Calcular el pH de una solución que contiene ácido acético 0,2 M (Ka = 1,8x10-5) y su sal acetato de sodio 0,3 M (R=4,92) 𝑝𝐻 = 𝑝𝐾𝑎 + 𝑙𝑜𝑔 𝑝𝐾𝑎 =− 𝑙𝑜𝑔 [𝐾𝑎]

[𝑠𝑎𝑙] [á𝑐𝑖𝑑𝑜]

[

𝑝𝐻 = 4, 744 + 𝑙𝑜𝑔 𝑝𝐻 = 4, 92

]

−5

𝑝𝐾𝑎 =− 𝑙𝑜𝑔 1, 8 × 10 𝑝𝐾𝑎 = 4, 744

[ 0,3] [ 0,2]

9. Calcular el pH del sistema amortiguador NH3 0,15 M (Kb = 1,8x10-5) y NH4Cl 0,35 M. (R= 8,88) [𝑠𝑎𝑙]

𝑝𝑂𝐻 = 𝑝𝐾𝑏 + 𝑙𝑜𝑔 [𝑏𝑎𝑠𝑒] 𝑝𝐾𝑏 =− 𝑙𝑜𝑔 [𝐾𝑏]

[

−5

𝑝𝐾𝑏 =− 𝑙𝑜𝑔 1, 8 × 10 𝑝𝐾𝑎 = 4, 744

]

[ 0,35]

𝑝𝑂𝐻 = 4, 744 + 𝑙𝑜𝑔 [ 0,15]

𝑝𝑂𝐻 = 5, 11

𝑝𝐻 = 14 − 5, 11 𝑝𝐻 = 8, 88 10. El pH de un amortiguador de acetato de sodio y ácido acético es 4,50 (Ka = 1,8x10-5). Calcular la relación [Sal] / [Acido]. (R = 0,58)

𝑝𝐻 =

[𝑠𝑎𝑙] − 𝑙𝑜𝑔 𝐾𝑎 + 𝑙𝑜𝑔 [á𝑐𝑖𝑑𝑜] ⇒ 4, 5 =

−5

+ 𝑙𝑜𝑔

[𝑠𝑎𝑙] [á𝑐𝑖𝑑𝑜]

4, 50 = 4, 74 + 𝑙𝑜𝑔 4, 50 − 4, 74 = 𝑙𝑜𝑔

− 𝑙𝑜𝑔 1, 85𝑥10

[𝑠𝑎𝑙] [á𝑐𝑖𝑑𝑜]

⇒ 𝑙𝑜𝑔

[𝑠𝑎𝑙] [á𝑐𝑖𝑑𝑜]

=− 0, 24 ⇒

[𝑠𝑎𝑙] [á𝑐𝑖𝑑𝑜]

= 10

[𝑠𝑎𝑙] [á𝑐𝑖𝑑𝑜]

−0,24

⇒

⇒

[𝑠𝑎𝑙] [á𝑐𝑖𝑑𝑜]

≈ 0, 58

11. Cuál es el pH de una solución preparada por adición de 25 g de ácido acético (Ka = 1,8x10-5) y 25 g de acetato de sodio a suficiente agua para formar 4 L de solución, (R=4,60) 𝑝𝐻 = 𝑝𝐾𝑎 + 𝑙𝑜𝑔 𝑝𝐾𝑎 =− 𝑙𝑜𝑔 [𝐾𝑎]

[𝑠𝑎𝑙] [á𝑐𝑖𝑑𝑜]

[

]

−5

𝑝𝐾𝑎 =− 𝑙𝑜𝑔 1, 8 × 10 𝑝𝐾𝑎 = 4, 744 𝑝𝐻 = 4, 744 + 𝑙𝑜𝑔 𝑝𝐻 = 4, 60

[ 0,076] [ 0,104]

12. Cuál es el pH de una solución formada por adición de 0,5 moles de cloruro de amonio y 0,03 moles de amoniaco (Kb=1,8x10-5) a agua suficiente para formar 2,5 L de solución.

[

−5

𝑝𝑂𝐻 =− 𝑙𝑜𝑔 1, 8 × 10 𝑝𝑂𝐻 =− 𝑙𝑜𝑔 [𝐾𝑏] 𝑝𝑂𝐻 =− 𝑙𝑜𝑔[3]

𝑠𝑎𝑙] ] +𝑙𝑜𝑔 [[𝑏𝑎𝑠𝑒 ]

[ 0,5]

𝑝𝑂𝐻 = 4, 74 + 𝑙𝑜𝑔 [ 0,03] 𝑝𝑂𝐻 = 5, 96

𝑝𝐻 + 𝑃𝑂𝐻 = 14 𝑝𝐻 = 14 − 5, 96 𝑝𝐻 = 8, 038 13. Cuantos moles de hipobromito de sodio se debe añadir a 1,00 L de ácido hipobromico 0,2M (Ka = 2,0x10-9) para formar una solución amortiguadora de pH = 8,80. (R=0,25 moles) 𝑝𝐻 =

[𝑠𝑎𝑙]

− 𝑙𝑜𝑔 𝐾𝑎 + 𝑙𝑜𝑔 [á𝑐𝑖𝑑𝑜] ⇒ 8, 80 =

8, 80 = 8, 698 + 𝑙𝑜𝑔 8, 80 − 8, 698 = 𝑙𝑜𝑔 [𝑠𝑎𝑙] [0,2]

− 𝑙𝑜𝑔 2, 0𝑥10

−9

+ 𝑙𝑜𝑔

[𝑠𝑎𝑙] [á𝑐𝑖𝑑𝑜]

⇒

[𝑠𝑎𝑙] [á𝑐𝑖𝑑𝑜]

[𝑠𝑎𝑙] [á𝑐𝑖𝑑𝑜]

[𝑠𝑎𝑙]

⇒ 𝑙𝑜𝑔 [á𝑐𝑖𝑑𝑜] = 0, 1 ⇒

[𝑠𝑎𝑙] [á𝑐𝑖𝑑𝑜]

= 10

0.1

⇒

[𝑠𝑎𝑙] [á𝑐𝑖𝑑𝑜]

≈ 1, 25

= 1, 25 ⇒ [𝑠𝑎𝑙] = 1, 25 × [0, 2] ⇒ [𝑠𝑎𝑙] = 0, 25 𝑀

𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 = 𝑀 × 𝐿 ⇒ 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑠𝑎𝑙 = 0, 18 𝑀 × 1, 0 𝐿 ⇒ 𝑚𝑜𝑙𝑒𝑠 𝑑𝑒 𝑠𝑎𝑙 = 0, 25 𝑚𝑜𝑙 15. Un buffer formado por concentraciones iguales de sal y ácido tiene un pH = 7,8. Determine el pKa del ácido. (R = 7,80)

𝑝𝐻 = 𝑝𝐾𝑎 + 𝑙𝑜𝑔

[𝑠𝑎𝑙] [á𝑐𝑖𝑑𝑜]

𝑝𝐾𝑎 = 𝑝𝐻 − 𝑙𝑜𝑔

[𝑠𝑎𝑙] [á𝑐𝑖𝑑𝑜]

𝑝𝐾𝑎 = 7, 8 − 𝑙𝑜𝑔[1] 𝑝𝐾𝑎 = 7, 80

16. Un litro de solución amortiguadora contiene 0,120 moles de ácido acético y 0,10 moles de acetato de sodio. a) Cuál es el pH de la solución tampón [𝑠𝑎𝑙] [á𝑐𝑖𝑑𝑜] [ 0,10] 𝑙𝑜𝑔 [ 0,120]

𝑝𝐻 = 𝑝𝐾𝑎 + 𝑙𝑜𝑔 𝑝𝐻 = 4, 74 + 𝑝𝐻 = 4, 66

b) Cuál es el pH después de añadir 0,010 moles de HNO, (R=4,49) 𝐶𝐻 𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎 = 0, 10 3

−

𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 = 0, 120 −

+

𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎 + 𝐻𝑁𝑂3 ↔ 𝑁𝑎𝑁𝑂3 + 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 0, 10𝑚𝑜𝑙 − 0, 010𝑚𝑜𝑙 0, 09 𝑝𝐻 =− 𝑙𝑜𝑔 1, 85𝑥10

−5

+ 𝑙𝑜𝑔

0, 010𝑚𝑜𝑙 − 0, 010𝑚𝑜𝑙 0

0, 010𝑚𝑜𝑙 + 0, 0120𝑚𝑜𝑙 + 0, 13

[ 0,09] [ 0,133]

𝑝𝐻 = 4, 58 c) Cuál es el pH después de añadir 0,010 moles de NaOH −

𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝑁𝑎 + 𝑁𝑎𝑂𝐻 ↔ 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻𝑁𝑎 + 𝐻2𝑂

0, 120𝑚𝑜𝑙 0, 010𝑚𝑜𝑙 0, 10𝑚𝑜𝑙 − 0, 010𝑚𝑜𝑙 − 0, 010𝑚𝑜𝑙 + 0, 010𝑚𝑜𝑙 0, 110 0 + 0, 11 𝑝𝐻 =− 𝑙𝑜𝑔 1, 85𝑥10 𝑝𝐻 = 4, 74

−5

+ 𝑙𝑜𝑔

[0,11] [ 0,11]

17. Una solución de ácido hipocloroso se ha preparado de tal modo que contiene una concentración de 0,685 g/L del ácido y un pH=4,70.Calcular la Ka del ácido.(R= 3,06x10-8)

+

𝐻𝐴 ↔ 𝐻 + 𝐴

[ ] +

𝑝𝐻 =− 𝑙𝑜𝑔 𝐻

[𝐻+] = 10−𝑝𝐻 [𝐻+] = 10−4,70 [𝐻+] = 2 × 10−5 𝐻 ] [𝐴 ] 𝐾𝑎 = [ [𝐻𝐴 ] +

−

2×10 ][ 2×10 ] 𝐾𝑎 = [ [ 0,013057 ] −5

−5

−8

𝐾𝑎 = 3, 06 × 10

−...