guia-12-2015

UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE CIENCIAS MÉDICAS, CUM

UNIDAD DIDACTICA DE QUIMICA, PRIMER AÑO

GUÍA DE ESTUDIO 2015

SEMANA 12

ACIDOS, BASES Y ELECTROLITOS

Licda. Isabel Fratti de Del Cid

Estudiar capítulo 10 “Acidos y Bases” y sección 8.2 “Electrolitos y no electrolitos” del libro de texto . 1-Lea la sección 10.1, busque las definiciones, y complete el siguiente cuadro.

Definiciones de 

Según 

Base Acido

Arrehnius

Brônsted-Lowry

Lewis Sustancia que puede aceptar en

forma compartida un par de electrones.

Sustancia que puede compartir (“donar”) un par de electrones

Clasificación de ácidos según diferentes criterios

1) 1.1-Inorgánicos * 1.2-Orgánicos*

Los H en negro, son los que se sustituyen ó se disocian.

Ejemplos 1.1) HNO3 HCl H2SO4

1.2) CH3COOH C6H5COOH

2--Por el número de Hidrógenos sustituibles.

2.1- Monopróticos ( 1 Hidrogeno ) 2.2- Dipróticos * ( 2 Hidrógenos) 2.3- Triproticos * ( 3 Hidrógenos )

* Se les conoce como polipróticos a los que poseen 2 ó más Hidrógenos sustituibles

Ejemplos

2.1 ) HCl , HNO3 , HClO4

2.2 ) H2SO4 , H2S , H2CO3

2.3) H3PO4 , H3BO3

3-Por la intensidad en que se ionizan:

3.1- Fuertes: se ionizan casi en un 100%

3.2-Débiles: se ionizan en un pequeño %

Ejemplos: 3.1) HCl , HNO3 , H2SO4

3.2) HF , CH3COOH

*_{Generalmente, la fórmula de un ácido inorgánico comienza con H ( uno,dos ó tres ) , la de un}

ACIDOS Y BASES DÉBILES Y FUERTES

Características generales, que ayudan a identificar un ácido ó base fuerte y débil.

Acido Fuerte Acido Débil Base Fuerte Base débil

Se ioniza casi en un 100 % Por lo tanto su ionización es irreversible: Ej: HCl  H+ + Cl - Su ionización no establece equilibrio, por lo tanto no poseen Ka, ni se les calcula.

Se comportan como electrolitos fuertes

Se ioniza en un pequeño porcentaje. Su ionización es reversible: Ej: HF ⇄ H+ + F -Establecen un equilibrio y siempre van a tener ó se les calcula Ka *. Ejemplo: Ka= [ H +] [ F-] [HF ]

Se comportan como electrolitos débiles

Se ioniza casi en un 100 %. Por lo tanto su ionización es

irreversible. Ej KOH  K+ + OH- Su ionización no establece equilibrio, por eso no poseen Kb ni se les calcula. Se comportan como electrolitos fuertes

Se ionizan en un pequeño porcentaje. Su ionización es reversible: Ej:

NH3 + H2O ⇄ NH4+ + OH- Establecen un equilibrio y siempre van a tener o se les calcula Kb

Ejemplo:

Kb= [NH4+] [OH-] [ NH3 ]

Se comportan como electrolitos débiles

*Ka: Constante de ionización de ácido débil * Kb: Constante de ionización de base débil. En la expresión de Ka y Kb, no se toma en cuenta la [H2O], aunque aparezca como reactivo.

3-Complete el cuadro. Observe el ejemplo( ejercicio No.2)

Fórmula Ecuación de Ionización Posee Ka / Kb No tiene Ka /Kb

Acido/base Fuerte/Débil

CH3COOH Acido Débil

HNO3 HNO3  H+ + NO3- No tiene Ka Acido fuerte

KOH  K+ _{+ OH}

-CH3NH2 + H2O ⇄ CH3NH3+ + OH- Posee Kb

C3H7NH2 Base débil

⇄C3H7COO- + H+

ELECTROLITOS

4

Tipo de

soluto

Concepto

Se

PARES ACIDO-BASE CONJUGADOS: (Se verán exclusivamente los casos de ácidos y bases débiles, debido a que se los conceptos se aplicarán en la semana 13. ) Son componentes de la ionización de ácidos o bases débiles, ya que como su ionización

es reversible coexisten las formas moleculares y sus especies iónicas.

0

HF + H2O  F - + H3O +  

Acido Base Conjugada

NH3(ac) + H2O (ac)



 

Base Acido conjugado

5- Complete:

Compuesto Ionización ** Acido / base Base conjugada */

Acido Conjugado*

H2PO4- H2PO4 - ⇄H+ +HPO4-2 H2PO4– ( ácido)

HPO4 -2 ( base conjugada)

H2CO3⇄ H++ HCO3

-C6H5NH2 + H2O ⇄ C6H5NH3+ +OH-

C6H5NH3+ (ácido conjugado)

NH3 + H2O ⇄ NH4+ + OH-.

CH3 CH2COOH ( ácido)

* Note: la base conjugada de un ácido débil (HX) es el anión generado en su ionización (X-). El ácido conjugado de una base débil (BNH2)es el catión generado en su ionización ( BNH3

+ ). **En la ionización de ácidos encontramos H+ ó H3O

+

, del lado de los productos, en la de las bases encontramos OH-, en los productos.

IONIZACION DEL AGUA y su producto ionico Kw ( página 382 ) H2O + H2O  H3O+ + OH

Agua Agua ion hidronio ion hidroxilo

La reacción anterior puede escribirse : H₂O ⇄ H

+ _{+ OH}-

Para toda solución acuosa y agua pura: La constante del producto iónico del agua: Kw

Kw = [H3O+] [OH-] = 1x10 -14 o bien Kw = [H+][OH-] = 1x10 -14

Fórmulas para calcular pH y pOH

pH = -log [H+] pOH= -log [OH-] pH + pOH = 14

Fórmulas para calcular [H

_{] y [OH}

-]

6-En el siguiente diagrama. Escriba en la parte superior los valores de pH (0 – 14) y en la inferior sus correspondientes [ H+ ]. En las flechas escriba lo que corresponda . Use color rojo para todo lo relacionado a pH ácido, azul para lo básico y verde para lo neutro.( vea tabla 10.7)

pH 

[H+]

Cálculo de pH de soluciones de ácidos y bases fuertes

Como éstos se ionizan casi en su totalidad, la concentración del ácido o de la base equivale a la de los iones H+ o de los OH- .

Ejemplo de ácido fuerte :Cuál es la [H+] y el pH de una solución 0.024M de HCl.? HCl  H+ + Cl-

Entonces [ H+] = 0.024M  pH = -log H+] pH = -log 0.024 pH = 1.62 el pH es ácido

Ejemplo de base fuerte: Calcule [ OH - ] y pH de una solución 0,06M de NaOH

NaOH  Na + OH- Por lo tanto [OH-] = 0.06M, como es base calculemos pOH = -log [OH-] pOH = -log 0.06 pOH = 1.22 usemos la fórmula pH + pOH = 14 y despejamos pH pH = 14 - pOH pH = 14 - 1.22 pH = 12.78 El pH es básico o alcalino

7- Complete el cuadro:

M

pH

pOH

[H

]

[OH

]

a) HNO3 1.26 x 10-3

b) KOH 6.30 x 10 -3

c) HCl 0.25

d) HI 2.80

e) NaCl --- 7

f) NaOH 0.01

8- Calcule [H+], a partir de datos de pH de orina. ( pH normal de orina rango 4.5-7.5) a- Paciente con insuficiencia renal pH orina 8.6

b- Paciente diabético pH 3.8

Cálculo Ka, Kb, % de ionización y pH de soluciones de ácidos y bases débiles

Estos se ionizan débilmente, la ionización es reversible, debe aplicarse las fórmulas siguientes

Acido débil

Ecuación de ionización:

HX



H

+ X

Ka = [H

] [X

]

[HX]

% ionización de ácido débil = [H+] x 100 [ HX ]

Para calcular el pH debe despejarse [ H+], en cualquiera de las dos ecuaciones.

Base Débil

Ecuación de ionización:

MOH



M

+ OH

_{Kb = [M}

] [OH

]

[MOH]

% de ionización de base débil = [ OH-] x 100

[MOH]

Debido a que son bases, para calcular pH, primero se despeja [OH-], se calcula pOH

y luego el pH usando : pH + pOH = 14  pH = 14-pOH

Resuelva los siguientes ejercicios, deje evidencia de sus cálculos

9- Calcule [ H+] , el pH y el % de ionización, de una solución de CH3COOH 0.08M (Ka = 1.8 x 10 -5 ). Escriba además su reacción de ionización.

10-Cual es el pH, pOH y el % de ionización de una solución 0,4M de HF ( Ka = 7.2 x 10 -4 )

-11-Calcule [ H+], pH y Ka de una solución 0.15M de ácido fórmico ( HCOOH) ionizada 3.7 %

12-Calcule [ OH-], % de ionización y el pH de una solución 0.4M de C2H5NH2, sabiendo que su Kb = 5.2 x 10 -4

_C

2H5NH2 + H2O ⇄ C2H5NH3+ + OH-

Nota :En cálculos de Ka y Kb no tomar en cuenta el H2O, aunque aparezca como

reactivo.

13-Calcule Kb de una solución 0.25 M de NH3 ionizada en un 0.85 %

NH3 + H2O ⇄ NH4+ + OH- ( no tomar en cuenta el H2O )

14- El pH de una solución 0.08 M de ácido benzoico ( C6H5COOH) es 2.64. Calcule Ka y [H+].

C6H5COOH ⇄ C6H5COO- + H+

La siguiente sección se refiere a preguntas acerca de temas desarrollados en las

secciones “LA QUIMICA EN LA SALUD” Y “LA QUIMICA EN EL AMBIENTE”

1. “ELECTROLITOS EN LOS LIQUIDOS CORPORALES (Página 305 ).

a-Que electrolitos se miden generalmente en una prueba de sangre.? ______________

b.1- El mantenimiento de la uniformidad de los latidos cardiacos: ______________.

b.2- Participa en el mantenimiento del pH adecuado de la sangre_______________

c- Cuál es el catión más abundante? _______ Y el Anión más abundante? ____________

d-Cuál de las soluciones descritas en la tabla 8.7 usaría, para reponer los siguientes electrolitos,

a un paciente con déficit de éstos.?

d.1)Iones lactato ? _________________________ d.2) HPO4-2 ?_______________________

d.3) Ca +2 y Mg+2 ?_________________________ d.4) Cl- pero no K+?__________________

2. ACIDO ESTOMACAL, HCl .Página 389.

a-Cuantos mL de jugo gástrico puede segregar una persona en un día.? ______________

A cuantos litros equivale._______________.

b-Además de HCl, el jugo gástrico contiene._________________________________________

c- El HCl se segrega en el estómago hasta alcanzar un pH de _____.

d- Cúal es el ácido que contiene el jugo gástrico? Fórmula _______, Nombre ________ , como

se llaman las células en el estómago que lo producen.? ________________________________

e-Que función tiene el moco viscoso que se segrega en el interior del estómago.?

f- En la enfermedad del reflujo gástrico, el contenido ácido del estómago se mueve hacia el

___________, Causando síntomas como : _____________, ________________.

g- El estrés estimula o disminuye la formación de ácido gástrico.? ____________-

e- Qué sustancia producen las células del intestino delgado para neutralizar el ácido gástrico .? _______________ con el fin de llevarlo a un pH aproximado de.?____________

3-“LLUVIA ACIDA” página 392.

a-Cuál es el pH aproximado de la lluvia.?___. En la ” lluvia ácida”, el pH es menor de:______

b- Escriba las ecuaciones que muestren como:

b.1- El SO3, se combinan con el agua para formar H2SO4, formando lluvia ácida.

b.2- El NO2 se combina con el H2O y generan HNO3, componente de la lluvia ácida ( limite el

uso de su automóvil y disminuya la contaminación.) :

b.3- De que material son los monumentos y estructuras que ha dañado la lluvia ácida?_______

b.4- A que pH en lagos contaminados los peces y vegetales ya no sobreviven?____________

4-“ANTIACIDOS” PÁGINA 394.

a-Para qué se usan los antiácidos.?______________________________________________. b- Usando la información de la tabla 10.8, Enumere 2 antiácidos que contengan:

Al(OH)3.?____________________________Mg(OH)2________________________________ CaCO3________________________________. Complete el cuadro:

Componente del antiácido

Efecto(s) secundario(s) No recomendable en pacientes con

Al(OH)3 - - - - -- -

Mg(OH)2 - - - -

CaCO3 NaHCO3

c- Enumere los problemas que ocasiona el uso excesivo de antiácidos.____________________ ____________________________________________________________________________

En base a la información dad en la figura 10.4 página 384, responda.

a-Si padece de acidez estomacal, enumere cuatro bebidas que debe evitar consumir:

b- Cuál es menos ácido: El agua de mar o el agua potable? __________________________ c- Ordene de menor a mayor pH, los siguientes fluidos (Sangre, Bilis, Leche, Jugo gástrico): __________________________________________________________________________

Realice en hojas adjuntas, los siguientes ejercicios del libro. Vea respuestas en página 407. Nota : [ H3O +] es equivalente a [ H+].

10.33, 10.35, 10.37 de página 383. 10.39 , 10.41, 10.43, página 391

RESPUESTAS: ejercicio No.7.

M

pH

pOH

[H

]

[OH

]

El pH es ACIDO / NEUTRO /

BASICO a) HNO3 0.0016 2.89 11.11 1.26 x 10 -3 7.76x 10 -12 Ácido b) KOH 0.0063 11.8 2.20 1.58 x 10 -12 6.30 x 10 -3 Básico c) HCl 0.25 0.6 13.40 0.25 3.98 x 10-14 Ácido d) HI 0.0016 2.80 11.20 1.6 x 10-3 6.25 x 10-11 Ácido e) NaCl --- 7 7 1 x 10-7 1 x 10-7 Neutro f) NaOH 0.01 12.0 2.0 1x 10 -12 1x 10 -2 Básico

8a 2.51 x 10 -9 11 [H+] = 5.55 x 10 -3 pH= 2.25 Ka = 2.05 x 10 -4

8b 1.58 x 10 -4 12 [OH-] = 1.44 x 10 -2 pH = 12.16 % ionización = 3.6

9 [H+] = 1.2 x 10-3 , pH= 2.92 % = 1.5 13 Kb = 1.81 x 10 -5

10 [H+] = 1.7 x 10 -2 pH = 1.77 pOH= 12.23 % = 4.25