8/17/2019 Apuntes de Química Equilibrio Químico y Calculo de Dureza
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Apuntes de química
Conceptos QuímicaClasificación de la materia.- La materia es todo lo que ocupa un espacio y tiene masa. Sustancia:
Son elementos o compuestos. Y tienen una proporción definida (p.e agua: 11.19 % de H y .1 % de !". Elementos: #ateria formada por un solo tipo de $tomos (p.e !& 'g& l)". Compuesto: *ormado por
) o m$s elementos (p.e H)!& Hl".
Son Y la mezcla es una com+inación de sustancias en las cuales las sustancias conser,an sus
propiedades caractersticas. Las meclas no tienen una composición constante& por lo tanto las
muestras de aire tomadas de ,arias ciudades pro+a+lemente tendr$n una composición distinta.
'unque en una muestra la composición ser$ la misma en todas partes de esa muestra. /sto se llama
mezcla homogénea. uando la composición no es uniforme se llama mezcla heterogénea como al
0untar ierro con arena. /n principio todas las sustancias pueden e2istir en los estados: sólido&
lquido y gaseoso.
Fase.- /n qumica& un sistema omog3neo es aquel sistema material que est$ formado por una sola
fase& es decir& que tiene igual ,alor a las propiedades intensi,as en todos sus puntos o de una mecla
de ,arias sustancias que da como resultado una sustancia de estructura y composición uniforme.
4na forma de compro+arlo es mediante su ,isualiación. Si no se pueden distinguir las distintas
partes que lo forman& 3ste ser$ omog3neo. 4n sistema omog3neo es& por e0emplo& la mecla de
sal com5n so+re agua. La sal se disuel,e en el agua de tal forma que es imposi+le ,erla a simple
,ista. /l sistema constar$ de una sola fase y ser$ omog3neo.
Sin em+argo toma en cuenta lo siguiente: Se de+e distinguir entre fase y estado de agregación de la
materia. 6or e0emplo& el grafito y el diamante son dos formas alotrópicas del car+ono7 son& por lo
tanto& fases distintas& pero am+as pertenecen al mismo estado de agregación (sólido". 8am+i3n es
frecuente confundir fase y microconstituyente7 por e0emplo& en un acero cada grano de perlita es un
microconstituyente& pero est$ formado por dos fases& ferrita y cementita. 4na fase puede constar de
diferentes compuestos pero cuando las propiedades de otro o m$s compuestos difieren en tal grado
que de0an de ser compati+les& entonces ay separación de fases (agua y aceite".
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Propiedades físicas y propiedades químicas.- Si tomas el agua lquida y el oro sólido. Y los
calientas y llegas a 1 & ,eras que el agua se con,ierte en gas& pero el oro no toda,a. 6or lo cual
las sustancias tienen propiedades fsicas& como el punto de e+ullición& 5nicas. La sustancia ' no
reacciona con todas las sustancias y con las que reacciona lo ace en circunstancias especficas por
lo cual las sustancias tienen propiedades qumicas 5nicas. Si tenemos oro ;reaccionara con el o2geno<
;/n qu3 condiciones lo ar$< ;Hasta qu3 grado reaccionara< ;/n cu$nto tiempo lo ar$
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%olu$ilidad.- La solu+ilidad se define como la m$2ima cantidad de soluto que se disol,er$ en una cantidad
dada de disol,ente a una 8 dad ( RT )a+b−c−d
a.
/0ercicio
Omca analtica P 'c. 'c3tico con Ja!H p$g. ).
(1" H'c (ac" B Ja!H (ac" H)! (l" B Ja'c (ac"
()" H'c (ac" ⇆
HB(ac" B 'c-(ac" A 1E1.QGe-G
(" H)! (l"⇆
HB(ac" B !H-(ac" A RE1e-1K
pHE<
uando agregamos Ja!H a la muestra ;6odra ocurrir:<
H'c (ac" ⇆
HB(ac" B 'c-(ac" A 1E1.QGe-G
HB(ac" B !H-(ac"
⇆ H)! (l" A RE
8eniendo
datos pued
encontrar
tercero.
[Concentración ]= Mol
Espacio que
ocupanlos moles
F de Ja!H mlM.
G.
1.
).
)G.
.
K.
KG.
K9.
K9.9
K9.9G
K9.99
G.
G.1
G.G
G.1
G1.
GG.
.
Q.
.
9.
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(K"H'c (ac" B !H-(ac"
⇆ H)! (l" B 'c
-(ac" AEA R T A 1E1.QGe-9
Jo porque lo primero que pasa cuando agregamos Ja!H(ac" a la muestra es la reacción 1. Oue ,a en
una sola dirección. >/ste tipo de reacciones controlan los procesos? /n cuanto aparece Ja!H ocurre
la reacción (1" (es decir se forman los productos".
uando no se agrega Ja!H:
Hasta los K9.99 ml de Ja!H lo primero que pasa es la reacción 1& despu3s la reacción )& ,eamos
para G ml:
K 1=1.75e-5=
x2
0.1− x 2E1.1e-
Generalmente los ejercicios te dicen el valor
H'c (ac" ⇆
HB(ac" B 'c-(ac"
Ini. .1
-2 B2 B2U
/q. .1-2 B2 B2
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omo son Ge-K mol de Ja!H que entran entonces se consumen Ge-K mol de H'c y quedan K.Ge-
mol de H'c. omo el Ja'c tam+i3n es un electrolito fuerte se encuentra totalmente disociado. 'l
'c- que pro,iene de la reacción 1 se le agrega el 'c- que pro,iene de la reacción ). 8enemos:
uando se aVaden G ml de Ja!H neutralia (elimina" totalmente el H'c de la muestra inicial y por eso el equili+rio de la reacción ) desaparece. 6ero el 'c- (que es la +ase con0ugada de H'c"
forma el siguiente equili+rio:
omo 'c- es la +ase con0ugada de H'c su A + es A RNA a E G.Q1e-1.
uando se pasa los G.1 ml de Ja!H entonces se neutralia (elimina" totalmente el H'c de la
muestra inicial y en la muestra e2iste Ja'c y Ja!H am+os disociados& la reacción K sigue
omo 2 se ace cad
,e m$s pequeVentonces en .11-
lo ,uel,en sol
.11 y 9.99e- t+ K =1.75e-5=
(9.0909e-3+ x)( x )
K =5.71e-10=( x )(1e-7+ x)
()" H'c (ac" ⇆
HB(ac" B 'c-(ac"
Ini. K.Ge-N.GG Ge-KN.GG
-2 B2 B2U
/q. .11-2 B2 9.99e-B2
(K" 'c- (ac" B H)! (l"⇆
H'c(ac" B !H-(ac"
Ini. .G 1e-Q
-2 B2 B2U
/q. .G-2 2 1e-QB2
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ocurriendo porque ay Ja'c sin em+argo su contri+ución de idró2idos es mnima comparada con
la que ,a a acer el Ja!H.
6or 5ltimo podemos graficar en matla+:
'qu la contri+ución por la
disociación de 'c- (es decir 2"
es pequeVa comparada con la
contri+ución de solo .1 ml de
Ja!H para el !H. Y esta se
ace cada ,e menos. K =5.71e-10=
(1.01e-5+ x)( x )
omo 2 se ace cada
,e m$s pequeVo
entonces en .11-2
lo ,uel,en solo
.11 y 9.99e- t+.
(K" 'c- (ac" B H)! (l"⇆
H'c(ac" B !H-(ac"
Ini. .K99G 1.1e-G
-2 B2 B2U
/q. .K99G-2 2 1.1e-GB2
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!eacti&os en exceso. =igamos que tenemos la siguiente reacción: HB B l - ↔
Hl. moles de
HB entonces necesitamos moles de l - para que la reacción este en su punto de equi&alencia
aunque no se formen moles de Hl porque e2iste un equili+rio cuando tenemos m$s de moles
de l- entonces este se encuentra en e2ceso.
/0ercicio
Omca analtica P a)B con /=8' p$g. 9.
(1" a)B B YK- ⇆
aY)- 7 A E Ge1
()" HKY⇆
HB B HY- 7 A a1 E 1.)e-)
(" HY- ⇆
HB B H)Y-) 7 A a) E ).1Ke-
(K" H)Y)-
⇆ HB B HY- 7 A aE .9)e-Q
(G" HY-
⇆
HB
B Y-K
7 A aKE G.Ge-11
Fer p$g. G SooWg:
+¿
¿
¿+¿
¿
¿+¿
¿
¿ ¿
+¿¿¿¿¿¿
! 4=
K 1 K
2 K
3 K
4
¿
/l /=8' se ,a a re resentar con Y
uando se aVade una forma de HKY& HY- & H)Y
)-&
HY- & Y-K entonces ocurre un equili+rio& entre estas
anteriores especies. aY)- ya no forma parte de este
equili+rio por lo que solo puede afectarlo produciendo Y-
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4−¿"
¿
¿4−¿
" ¿
¿3−¿ "
¿
¿2−¿
2
" ¿
¿−¿
3
" ¿
¿+[ 4 " ]
¿4−¿
" ¿¿¿¿
! 4=¿
on respecto al /=8' si cam+ias el ,olumen total cam+ias la concentración total y las
concentraciones de las especies con Y& pero el ,alor de X no cam+ia porque depende solo del
pH. /ntonces utiliando las cttes y teniedo el pH se tienen:
pH ! 4
pH ! 4
pH ! 4
.G Q.G)e-1 G. .GKe-Q 9. G.)1e-)
). .Q1e-1K . ).)Ge-G 1. .G
. ).G1e-11 Q. K.e-K 11. .G
K. .1e-9 . G.9e- 1). .9
'ora se ,a a utiliar estos conocimientos:
G ml de /=8':
Haciendo en matla+ se tiene:
YK-EXK87 Y los que se
con,ierte en aY)- ya no entra
en 8& entonces:
8E 9.9e-K- aY)-
K =5e10= ( x )- − · · - − 2E.9 HE 1
a)B B YK- ⇆
aY)-
Ini. K.GKe-
U
/q. (K.GKe- - aY)-" XK(9.9e-K- aY)-" aY)-
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'
(
La región 1: Si tenemos G moles de a)B en solución y ponemos 1 mol de /=8'& no importa quetan alto sea la formación de aY)- solo se podr$ formar 1 mol de aY )-. Y eso ocurre en esta región
1 pues casi todo el /=8' que se aVade se con,ierte en aY )- pero la cantidad de a)B es mayor.
Hasta el punto de equi,alencia molar. /n donde cuando se aVade )G ml de /=8' se iguala la
cantidad de moles de /=8' que ay y la cantidad de moles de a)B que ay. /n este punto la
reacción depende totalmente del equili+rio. /s por eso que la constante de equili+rio A determina la
altura de la región ). #ientras mayor sea A menos a)B ,a a a+er en solución y mayor ,a a ser
pa)B.
/0ercicio
alculo de la durea uantitati,o-cualitati,o
La idea es la siguiente: Se a0usta el pH de la muestra a 1. =espu3s se aVade un poco de indicador
(J/8& calgamanita u otro" a la muestra que tiene calcio y magnesio. /s un poco porque queremos
que solo algunas mol3culas del magnesio se encuentren como #g-J/8. on el fin de que a medida
()"
("
(1"
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Z
Si no ay muco indicador cuando se titule el )#-*E+ no a+r$ muco *E+ y )#-*E+ al mismo
tiempo. 6or eso la cla,e para un +uen ,ira0e de color es colocar poco indicador. 8am+i3n el J/8
funciona me0or con el magnesio (no se porque". 's que se le suele aVadir sal magn3sica al
indicador o al +uffer para asegurar que aya la suficiente cantidad de iones magnesio en solución.
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