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quimica analitica
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Diagramas log C – pH
Zonas de predominio de las especies ácidas y sus bases
conjugadas en función del pH y la concentración de cada una de
las especies (Gráfico bidimensional).
Caso más simple: Ácido monoprótico HA
El ácido HA tiene 2 formas de presentarse, según el valor del
pH: el ácido y su base conjugada.
Ejemplo:
HF, predomina como tal a pH = 0
C = 0,1 M, log C = -1.
Diagrama: log [HF] - pH
C = 0,1 = [HF] + [F-] … (I)
C = [HF] [ 1 + (KA / [H+]) ]
Con esta expresión se halla los valores de [HF] a diferentes
valores del pH.
A pH = 0, [H+] = 1:
C = 0,1 = [HF] [ 1 + KA ]
⇒ 0,1 = [HF] [1 + 10-3,5], [HF] ~ 0,1.
Cuando predomina el ácido sin disociar, la base conjugada se
halla a una concentración muy pequeña (casi despreciable).
Diagrama log C – pH del Ácido fluorhídrico (HF)
0 2 4 6 8 10 12 14
HF F-
-2
-4
-6
-8
Diagrama log C – pH del Ácido sulfhídrico (H2S)
Caso de ácido diprótico:
H2S, predomina como tal a pH = 0; s.s. ~ 0,1 M
Diagrama: log [H2S] – pH
C = 0,1 = [H2S] + [HS-] + [S2-] … (I)
C = [H2S] [1 + (K1 / [H+]) + (K1 K2 / [H+]2)]
Con esta expresión se halla los valores de [H2S] a diferentes
valores del pH.
A pH = 0 ([H+] = 1):
En (I): C = 0,1 = [H2S] [1 + K1 + K1 K2 ]
⇒ 0,1 = [H2S] [1 + 10-7 + 10-22], de donde, [H2S] ~ 0,1.
¿Qué pasa con sus otras especies conjugadas?
Para construir la gráfica de la base conjugada de H2S, se
transforma la expresión (I) en función de [HS-]:
C = [HS-] [ ([H+] / K1) + 1 + (K2 / [H+]) ]
A pH = 0:
C = [HS-] [ ( 1 / K1 ) + 1 + ( K2 ) ]
= [HS-] [ ( 107 ) + 1 + (10-15
) ]
Por lo que, [HS-] ~ 0,1 / 107 ~ 10-8 M
Cuando predomina el ácido sin disociar, la base conjugada se
halla a una concentración muy pequeña (casi despreciable).
0 2 4 6 8 10 12 14
log C
H2S HS-
-2 S2-
-4
-6
-8
pH
ÁCIDOS MUY DILUIDOS
Cálculo del pH
Balance de masas: CA = [A-]
Balance de cargas: [H+] = [A-] + [OH-] … (α)
Los protones totales proceden del HA fuerte ([A-])
y del agua ([OH-])
En (α): [H+] = CA + KW / [H+], ecuación general para todos los
casos de ácidos fuertes.
Caso I:
CA >> KW/[H+] (Ácidos suficientemente concentrados)
[H+] = CA
pH = - log CA
Caso II:
CA << KW/[H+] (Ácidos muy diluidos)
[H+]2 = KW
pH = 7 (Sólo interviene el agua)
Caso III:
[H+]HA fuerte ~ [H+]H2O
La ecuación (α) no puede simplificarse.
[H+]2 - CA [H+] - KW = 0
pH es el resultado de la cuadrática.
BASES FUERTES MUY DILUIDAS
Cálculo del pH
Si la base no es muy diluida:
Balance de masas: [OH-] = [M+] = [MOH] = CB
Balance de cargas: [H+] + [M+] = [OH-]
Entonces:
[OH-] = CB + ( KW / [OH-] )… (ϐ)
Si: CB >> (KW/[OH-]) ⇒ [OH-] = CB (efecto del agua es
despreciable).
Si: CB << (KW/[OH-]) ⇒ [OH-] = 10 -7 (sólo hay efecto del
agua).
Si: CB ~ CAgua ⇒ No se puede simplificar la
cuadrática (ϐ)