Disoluciones amortiguadoras, reguladoras o tampón 14

 

Se prepara una disolución amortiguadora  disolviendo 0,270 moles de ácido fórmico y 0,40 moles de formiato sódico en agua hasta obtener un litro de disolución:

a)  Halla el pH de la disolución sabiendo que la constante de disociación del ácido fórmico vale: 1,8·104.

b)  ¿Qué pH tendrá la disolución original después de añadir 0,02 moles de HCl?

c)  ¿Qué pH tendrá la disolución original después de añadir 0,02 moles de NaOH?

 

 

Solución:

Datos: n (HCOOH) = 0,270 moles;  n (HCOONa) = 0,40 moles V = 1 L 

a)  pH = -log [H+]

Para poder hallar el pH de la disolución, se necesita saber la concentración de protones que hay en la misma.

Reacción de disociación del formiato de sodio o metanoato de sodio:

HCOONa (aq) ⇒ HCOO (aq) + Na+ (aq)

Por ser un electrolito fuerte, el formiato de sodio está totalmente disociado, por tanto las concentraciones de los iones formiato  (HCOO) y sodio (Na+), son las mismas que la concentración inicial de la sal en la disolución, o sea, [HCOONa] = [HCOO] = [Na+].

[HCOO] = [Na+] = [HCOONa] = 0,40 mol/1 L = 0,40 M

Reacción de disociación del ácido fórmico o metanoico:

HCOOH (aq) ⇔ HCOO (aq) + H+ (aq)

 

[HCOOH]

[HCOO]

[H+]

 Concentración inicial

(0,27/1) = 0,27

0,40

0

 Concentración que se disocia

x

 Concentración disociada

x

x

 Concentración en el equilibrio

0,27 – x

0,40 + x

x

 

Constante de disociación:

AMORTIGUADORA 14, 1

A consecuencia del efecto ión común (COO), la reacción se encuentra desplazada hacia su izquierda, y, además, se trata de la disociación de un ácido débil, luego se puede suponer que:

0,40 + x ~ 0,40 y 0,27 – x ~ 0,27 

0,40x/0,27 = 1,8·10–4 ⇒ x = 1,8·10–4·0,27/0,40

x = 1,215·10–4

pH = –log [H+] = –log 1,215·10–4 = 3,915

b)  Dato: n (HCl) = 0,02 moles.

Antes de añadir HCl, en el equilibrio tenemos:

HCOOH (aq) ⇔ HCOO (aq) + H+ (aq)

Según el apartado anterior tenemos que:

[HCOOH] = 0,27 M

[HCOO] = 0,4 M

[H+] = 1,215·10–4 M

Se introduce HCl (se supone que no se altera el volumen inicial):

Disociación del HCl:

HCl (aq) ⇒ H + (aq) + Cl (aq)

El ácido clorhídrico está totalmente disociado ya que es un ácido monoprótico fuerte, por tanto el número de moles de H+ en la disolución es igual al número de moles inicial del HCl, es decir: 0,02 moles.

El equilibrio se altera por aparecer nuevos H+, lo cual obliga a que el HCOO reaccione para restablecer el equilibrio.

HCOO (aq) + H+ (aq) ⇒ HCOOH (aq)

 

HCOO

H+

HCOOH

 Moles iniciales

0,40·1

0,02

0,27·1

 Moles que reaccionan

0,02

0,02

 Moles que se obtienen

0,02

 Moles en el equilibrio

0,38

0

0,29

 

(Resto)

(Reaccionan

totalmente)

(Producen)

Nuevo equilibrio:

 

[HCOOH]

[HCOO]

[H+]

 Concentración inicial

0,29/1

0,38/1

1,215·10–4/1

 Concentración que se disocia

x

 Concentración disociada

x

x

 Concentración en el equilibrio

0,29 – x

0,38 + x

y

 

Constante de disociación:

AMORTIGUADORA 14, 2

Suponiendo que 0,29 – x ~ 0,29 y 0,38 + x ~ 0,38, tenemos:

0,38y/0,29 = 1,3·10–4 ⇒ y = 1,3·10–4·0,29/0,38

y = [H+] = 9,921·10–5

pH = –log 9,921·10–5 = 4,00

c)  Dato: n (NaOH) = 0,02 moles.

Antes de añadir NaOH, en el equilibrio tenemos:

HCOOH (aq) ⇔ HCOO (aq) + H+ (aq)

Según el apartado a) tenemos que:

[HCOOH] = 0,27 M

[HCOO] = 0,4 M

[H+] = 1,215·10–4 M

Se introduce NaOH (se supone que no se altera el volumen inicial):

Disociación del NaOH:

NaOH (aq) ⇒ Na + (aq) + OH (aq)

El hidróxido de sodio está totalmente disociado ya que es una base fuerte, por tanto el número de moles de OH en la disolución es igual al número de moles inicial del NaOH, es decir: 0,02 moles.

Pero en el equilibrio existe ácido fórmico, luego reaccionará con los iones OH.

HCOOH (aq) + OH (aq) ⇔ HCOO (aq) + H2O (l)

 

HCOOH

OH

HCOO

H2O

 Moles iniciales

0,27·1

0,02

0

0

 Moles que reaccionan

0,02

0,02

 Moles que se obtienen

0,02

0,02

 Moles en el equilibrio

0,25

0

0,02

0,02

 

(Resto)

(Reaccionan

totalmente)

(Producen)

 

 

Nuevo equilibrio:

 

[HCOOH]

[HCOO]

[H+]

 Concentración inicial

0,25/1

(0,4+0,02)/1

1,215·10–4/1

 Concentración que se disocia

x

 Concentración disociada

x

x

 Concentración en el equilibrio

0,25 – x

0,42 + x

y

 

Constante de disociación:

AMORTIGUADORA 14, 3

Suponiendo que 0,25 – x ~ 0,25 y 0,42 + x ~ 0,42, tenemos:

0,42y/0,25 = 1,3·10–4 ⇒ y = 1,3·10–4·0,25/0,42

y = [H+] = 7,738·10–5

pH = –log 7,738·10–5 = 4,111

 

 


2 thoughts on “Disoluciones amortiguadoras, reguladoras o tampón 14”

  1. En el apartado b como vas a basificar algo (sube el Ph) si añades un acido fuerte. Lo acidificaras. Sera 3,85 si aplicas la ecuación de henderson para las nuevas concentraciones de HCOO- y HCOOH.

  2. Hola jose:

    ¿En qué parte del problema al que te refieres se dice que hay que basificar alguna reacción?

    Un saludo

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