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Titulación de una base débil con un ácido fuerte

En una titulación base débil-ácido fuerte, el ácido y la base reaccionan para formar una solución ácida. Durante la titulación se produce un ácido conjugado, que entonces reacciona con agua para formar iones hidronio. Esto resulta en una solución con un pH inferior a 7. Un ejemplo de esto es la titulación de ácido clorhídrico (ácido fuerte) en amoniaco (base débil), que forma el ácido conjugado de amonio y produce una solución ácida. Creado por Jay.

Transcripción del video

echemos un vistazo a la curva de valoración para la titulación de una base débil con un ácido fuerte empezamos con 40 mililitros de una solución 0.1 molar de amoniaco a la que le agregamos un ácido fuerte hcl en el inciso a nos piden encontrar el th antes de agregar el ácido así que sólo tenemos amoniaco en solución como el amoniaco es una base tomara un protón del h2o y si agregamos un h más al nh 3 obtenemos nh4 + amonio y como le quitamos un h más al h2o nos queda h - ahora la concentración inicial de amoniaco es 0.1 molar entonces el amoniaco tiene una concentración 0.1 molar y supongamos que todas y no tenemos ninguno de los productos ahora en el cambio perdemos una cierta concentración de amoniaco a la que le llamaremos x y esta concentración de nh 3 se transforma en nh 4 + es decir lo que perdemos de amoniaco lo ganamos de amonio así que tenemos más x y por lo tanto también ganamos esa cierta concentración de hidróxido al equilibrio la concentración de amoniaco es 0.1 menos x para el amonio nos queda x y para el hidróxido también tenemos x escribamos nuestra expresión de equilibrio como tenemos una base escribimos café que es igual a la concentración de los productos entre la de los reactivos entonces en los productos tenemos la concentración de amonio que es x por la concentración de hidróxido que también es x entre la concentración de amoniaco que es 0.1 menos x asegúrense de ver el vídeo sobre el equilibrio de una base débil antes de ver este muy bien ahora sabemos que el cable del amoniaco es 1.8 por 10 a la menos 5 y esto es igual a x cuadrada entre 0.1 menos x pero supongamos que x es muy muy pequeña a comparación de 0.1 por lo tanto podemos decir que 0.1 menos x es aproximadamente igual a 0.1 esto nos facilita mucho las cosas entonces usemos la calculadora tenemos 1.8 por 10 a la menos 5 0.1 y a esto le sacamos la raíz cuadrada x es igual a 0.00 13 x es igual a 0.00 13 recordemos que x representa la concentración de iones hidróxido al equilibrio así que esto es igual a la concentración de iones hidróxido ahora si conocemos la concentración de iones hidróxido podemos calcular el ph porque el ph es igual a menos el logaritmo de la concentración de iones hidróxido es decir a menos el logaritmo de 0.00 13 usemos la calculadora menos logaritmo de 0.00 13 es igual a 2.89 h es igual a 2.89 nuestro objetivo es encontrar el ph y recordemos que th más p o h es igual a 14 así que simplemente sustituimos el p h y nos queda que el ph es igual a 14 menos 2.89 y eso es igual a 11.11 este es el ph de la solución básica antes de agregar el ácido si regresamos a nuestra curva de titulación también llamada curva de valoración podemos ver que a los 0.0 mililitros del ácido el ph debe ser igual a 11.11 aquí tenemos un ph igual a 11.11 en el inciso b cuál es el ph después de agregar 20 mililitros de la solución 0.1 molar thc el bueno sabemos que la concentración de hcl es 0.1 molar y esto es igual a moles / litros como agregamos 20 mililitros tenemos 20 mililitros si movemos el punto decimal 123 lugares esto es igual a 0.02 litros calculemos los moles 0.1 x 0.02 es igual a 0.00 2 agregamos 0.002 moles de hc el que lo podemos ver como h + y cl - y al agregar un protón al agua h más o menos forman h 3 o más qué es el número de moleste h 3 o más que agregamos ahora cuál es la concentración inicial de amoniaco bueno la concentración de amoniaco es 0.1 molar y para encontrar los moles el volumen inicial era de 40 mililitros que si movemos el punto decimal 123 lugares es igual a 0.04 litros tenemos 0.04 litros entonces para calcular los moles simplemente multiplicamos 0.1 x 0.04 y esto es igual a 0.004 tenemos 0.004 moles de amoniaco muy bien ahora veamos qué sucede al agregar hcl el ácido presente reaccionará con la base con el amoniaco nh3 reaccionará con los iones h 3 o más entonces aquí tenemos el ácido y la base así que protón amos al nh 3 para formar nh 4 más y como le quitamos un protón al h 3 o más nos queda h2o esta es nuestra reacción de neutralización reacción de neutralización y agregamos 0.002 moles de ácido 0.002 y empezamos con 0.00 4 moles de la base 0.004 así que todo el ácido reacciona perdemos todo el ácido que agregamos y también perdemos la misma concentración de la base perdemos 0.002 moles de la base 0.004 menos 0.00 todos es igual a 0.00 2 la mitad de la base reacciona con el ácido y nos quedó la otra mitad sin reaccionar entonces si perdemos todos estos moles de amoniaco como el amoniaco se transforma en nh 4 más empezamos con 0 moles de n h 4 más después ganamos 0.002 moles y al final tenemos 0.002 moles de amonio muy bien ahora que ya conocemos los moles de amonio y de amoniaco calculemos las concentraciones sólo nos falta saber el volumen total regresemos a nuestro problema empezamos con 40 mililitros de amoniaco y agregamos 20 mililitros del ácido entonces como empezamos con 40 mililitros y agregamos 20 el volumen total es igual a 60 mililitros es decir 0.06 litros porque movemos el punto decimal 123 lugares entonces empecemos con la concentración de amoniaco la concentración de amoniaco cual amo les entre litros tenemos 0.00 dos moles de amoniaco 0.00 todos entre el volumen que es igual a 0.06 litros y esto es igual a usemos la calculadora tenemos 0.002 entre 0.06 esto es igual a 0.03 33 la concentración de amoniaco es igual a cero punto cero 333 molar ahora vamos con el amonio cuál es la concentración del amonio bueno tenemos el mismo número de moles 0.002 y el volumen también es igual 0.06 litros por lo tanto la concentración también es igual a cero punto cero 333 molar tenemos las mismas concentraciones del par conjugado ácido base nh3 y nh 4 más a esto se le conoce como solución amortiguador también conocida como buffet o tampón entonces nuestro objetivo es encontrar el ph y como tenemos una solución amortiguador o buffer podemos usar la ecuación de henderson hasselbeck que dice th es igual a pk a más el logaritmo de la concentración de a menos es decir de la base conjugada entre la concentración de h entonces primero analicemos el pk a como lo encontramos bueno nosotros conocemos el café del amoniaco y sabemos que acá por café es igual a 1.0 por 10 a la menos 14 sustituimos el valor de café que es 1.8 por 10 a 5 esto es igual a 1.0 por 10 a la menos 14 entonces podemos calcular el valor de caja que al hacer el cálculo es igual a 5.6 por 10 a la menos 10 en algún vídeo anterior vimos que para un par con jugado ha sido base k por cate es igual a esto ahora ya que calculamos que que corresponde al nh 4 más podemos calcular el pk porque pk es igual a menos el logaritmo de k es decir menos logaritmo de 5.6 por 10 a la menos 10 usemos la calculadora menos logaritmo de 5.6 por 10 a la menos 10 es igual a 9.25 teca es igual a 9.25 y al sustituir este valor en nuestra ecuación de henderson hasselbeck nos queda que el ph es igual a 9.25 más el logaritmo de la concentración de a menos que corresponde al amoniaco y es de 0.0 333 molar 0.0 333 molar entre la concentración del ácido que corresponde al nh 4 más y también es igual a 0.0 333 molar 0.0 333 muy bien así que todo esto es igual al logaritmo de 1 y el logaritmo de 1 es igual a 0 por lo tanto el ph es igual al pk el ph es igual al 9.25 encontremos este punto en nuestra curva de titulación agregamos 20 mililitros de ácido entonces a los 20 mil litros de ácido éste es nuestro punto y encontramos que el ph es igual a 9.25 aún nos encontramos antes del punto de equivalencia