La Investigación Científica
Este blog te ofrece información sobre los elementos, técnicas básicas y principios generales del proceso de una investigación científica
Domingo 4 julio de 2010
La Investigación Científica
Toda investigación implica un conjunto de pasos, etapas. No existe un único esquema de pasos a seguir, hay autores que proponen más o menos pasos, la cuestión es el contenido de cada uno de ellos. Los pasos tampoco suponen, necesariamente, un orden cronológico, pues algunos pueden llevarse a cabo en forma simultánea. Lo que existe es un orden lógico (no se pueden analizar los datos que aún no se han recogido).
Investigación
Un proceso sistemático, formal, inteligente y controlado que busca la verdad por medio del método científico y que nace de un sentimiento de insatisfacción, ya sea vital o intelectual, cuyo producto es el conocimiento científico.
ORIGEN DE LAS INVESTIGACIONES
IDEAS
Constituyen el primer acercamiento a la realidad que habrá de investigarse.
Características del investigador
Þ Debe tener la ciencia al servicio del hombre.
Þ Debe ser honrado con su trabajo científico
Þ Debe trabajar en equipo o escuchar a los que más saben
Þ Debe ser constante
Þ Debe ser un especialista en el campo del conocimiento donde desea realizar la investigación
Þ Debe conocer el método científico
Þ Debe ser creador
Þ Debe ser objetivo
Þ Debe ser crítico
Þ Debe tener una percepción clara o conocimiento claro e íntimo de la verdad
El Método Científico
Conjunto de reglas que señalan el procedimiento para llevar a cabo una investigación, cuyos resultados sean aceptados como válidos por la comunidad científica.
Reglas del Método Científico
Þ Analizar el problema para determinar lo que quiere, formando la hipótesis de trabajo para dar forma y dirección al problema que se está investigando.
Þ Coleccionar los hechos pertinentes.
Þ Clasificar y tabular datos para encontrar similitudes, secuencias y correlaciones.
Þ Formular conclusiones por medio de procesos lógicos de inferencias y razonamientos.
Þ Probar y verificar las conclusiones.
Carácter de la medición:
Cuantitativo: Se fundamenta en los aspectos observables y susceptibles de cuantificar. Utiliza la metodología empírico analítica y se sirve de la estadística para el análisis de los datos.
Cualitativo: Estudia, especialmente los significados de las acciones humanas y de la vida social. Utiliza la metodología interpretativa. Su interés se centra en el descubrimiento del conocimiento. El tratamiento de los datos es generalmente, cualitativo.
Planteamiento del Problema
• Plantear el problema no es sino afinar y estructurar más formalmente la idea de investigación.
• Debe expresar una relación entre dos o más variables.
• Debe estar formulado claramente y sin ambigüedad como pregunta ¿Qué efecto? ¿En qué condiciones? ¿Cuál es la probabilidad de?
¿Cómo se esdede Investigación
Precesos de investigación de un Protocolo o Anteproyecto de Investigación
El protocolo es un plan general sobre la estructura de una investigación y a la vez constituye una guía en el desarrollo de una investigación. Es como un plano que diseña un arquitecto antes de construir un edificio. Es un documento científico que formaliza la propuesta de la investigación y sus condiciones. Está formulada en una secuencia sistematizada de apartados, abarca toda una serie de información relevante y describe el proceso dinámico en su desarrollo.
Debe existir en cualquier trabajo de investigación, es el documento que describe el problema, las hipótesis a investigar, los objetivos del trabajo, fundamentos, diseño, metodología, consideraciones estadísticas, calendario o plan de ejecución, organización y recursos empleados para hacer la investigación. A continuación se indica la información que se debe contener de manera formal:
Información que debe contener el Protocolo de Investigación
Definición del Tema de la investigación
Antecedentes
Planteamiento del Problema
Delimitación del tema
Supuestos Generales / Hipótesis
Objetivos
ü Generales
ü Específicos
Marco teórico / Revisión de Literaturas
Metodología
Justificación
Presupuesto
Referencias Bibliográficas
Cronograma de Actividades (Gantt)
Protocolo de la investigación
A continuación se describen brevemente, las principales secciones que incluye un protocolo de investigación y que pueden ser utilizadas como guía.
Definición del Tema de la investigación / Título de la Investigación
La finalidad del título de un trabajo es informar cuál es el contenido del documento. Debe ser breve, conciso, específico y consistente con el tema de investigación y ubicarlo en el tiempo y espacio con el menor número posible de palabras.
Antecedentes
El antecedente representa una mirada hacia atrás del problema y considerar preguntas tales como:
¿Qué se ha hecho con anterioridad?
¿Con qué bases?
¿Quién o Quiénes?
¿Por qué y cuándo?
Levantar los antecedentes en base a la situación actual.
Investigar los elementos necesarios para llevarlos a cabo.
Planteamiento del Problema
Plantear el problema no es sino afinar y estructurar más formalmente la idea de investigación.
Debe expresar una relación entre dos o más variables en una dimensión temporal y espacial.
Debe estar formulado claramente y sin ambigüedad como pregunta ¿Qué efecto? ¿En qué condiciones? ¿Cuál es la probabilidad de? ¿Cómo se relaciona?
Delimitación del tema / Alcance o cobertura de la investigación
ü ¿Se investigan todos los elementos relacionados con el problema o sólo se considerará el más relevante?
ü ¿Dónde va a empezar y dónde va a concluir la responsabilidad de los investigadores?
ü ¿Se tomará en cuenta a toda la población o sólo una muestra representativa?
ü ¿Se delimita el tiempo, espacio y recursos disponibles?
ü ¿Dónde se va a empezar y hasta dónde va a cubrir la investigación?
ü Contexto físico o geográfico
ü Contexto social o cultural
Supuestos Generales / Hipótesis
Es una proposición de carácter afirmativo enunciada para responder tentativamente a un problema. Se plantea con el fin de explicar hechos o fenómenos que caracterizan o identifican al objeto de conocimiento.
ü Explicación o solución tentativa del problema planteado.
ü Ayuda a definir qué es lo que se quiere lograr.
ü No necesariamente son verdaderas, pueden o no serlo, pueden o no comprobarse con hechos.
ü Pueden ser generales o precisas, e involucrar dos o más variables.
ü Proposiciones sujetas a comprobación empírica, a verificación en la realidad.
· Objetivos
ü Es necesario establecer qué pretende la investigación, es decir, cuáles son sus objetivos.
ü Deben expresarse con claridad para evitar posibles desviaciones en el proceso de investigación y deben ser susceptibles de alcanzarse
ü Son las guías del estudio y durante todo su desarrollo deben tenerse presente.
ü Deben ser congruentes entre sí.
Objetivo General
ü Se expresa como el resultado final de la investigación.
ü Debe estar formulado utilizando verbos irregulares.
Objetivos Específicos
ü Se debe establecer en detalle la actividad que se va a desarrollar, para alcanzar la meta o propósito de la investigación.
· Marco teórico / Revisión de Literaturas
ü Implica analizar y exponer las teorías, los enfoques teóricos, las investigaciones y los antecedentes en general que se consideran válidos para el correcto encuadre del estudio.ü Comprende la ubicación del problema en una determinada situación histórico-social, sus relaciones con otros fenómenos, las relaciones de los resultados por alcanzar con otros ya logrados.
ü Debe fundamentar la investigación con aportes teóricos de autores que han establecido alguna posición sobre el tema que se va a investigar. (Considerar el derecho de autor, citas)
· Justificación
ü Beneficios, soluciones, resultados positivos
ü Productos que se obtendrán y sus efectos
ü Utilidad práctica
u Utilidad, viabilidad, necesidad, prioridad de mejorar, implementar o expandir una actividad de la organización.
ü Describir: ¿Por qué en importante realizar la investigación?
ü Debe estar argumentado con fundamento contundente sobre la importancia de la investigación.
ü Debe ser convincente para justificar la necesidad de agotar recursos y tiempo de trabajo.
Metodología
En esta sección se describe en forma breve sobre el procedimiento que se empleará para obtener los datos y procesarlos (métodos y técnicas de investigación). Se debe establecer lo siguiente: método y tipo de investigación, población y muestra, técnicas de recolección de la información, instrumentos y el tratamiento de la información. Los métodos y técnicas son las herramientas metodológicas de la investigación. El método es la manera de alcanzar los objetivos o el procedimiento para ordenar la actividad. Cabe destacar que el método se desprende de la teoría. La técnica es un conjunto de reglas y operaciones para el manejo de los instrumentos que auxilia al individuo en la aplicación de los métodos.
Referencias Bibliográficas
Es un listado de las referencias bibliográficas citadas, consultadas y utilizadas en la investigación, escritas de acuerdo con la normativa internacional para citación de bibliografía (International Standarization Organization (ISO), American Psychological Association (APA),
Cronograma de Actividades (GANTT)
Describe las actividades por realizar en el tiempo. La distribución en el tiempo depende de la programación de las actividades, puede ser en semanas, meses o años. En un diagrama de GANTT, cada tarea es representada por una línea, mientras que las columnas representan los días, semanas, o meses del programa, dependiendo de la duración del proyecto. El tiempo estimado para cada tarea se muestra a través de una barra horizontal cuyo extremo izquierdo determina la fecha de inicio prevista y el extremo derecho determina la fecha de finalización estimada. Las tareas se pueden colocar en cadenas secuenciales o se pueden realizar simultáneamente.
El diagrama de GANTT es una herramienta que le permite al usuario modelar la planificación de las tareas necesarias para la realización de un proyecto. Esta herramienta fue inventada por Henry L. Gantt en 1917.
Debido a la relativa facilidad de lectura de los diagramas de GANTT, esta herramienta es utilizada por casi todos los directores de proyecto en todos los sectores. El diagrama de GANTT es una herramienta para el director del proyecto que le permite realizar una representación gráfica del progreso del proyecto, pero también es un buen medio de comunicación entre las diversas personas involucradas en el proyecto.
Presupuesto
Se describe los recursos que se requerirán para el desarrollo de la investigación: recursos humanos, materiales y financieros.
Especifica la fuente, el rubro de presupuesto y los recursos necesarios para llevar a cabo la investigación. Lo que se pretende es cuantificar el monto que conlleva realizar la investigación en todas sus etapas (desde el inicio hasta el informe final).
Las Variables
Una variable es una propiedad que puede variar y cuya variación es susceptible de medirse. (el sexo, la motivación, el aprendizaje de conceptos y otros)
Las Variables INDEPENDIENTES son las que condicionan, explican o determinan la presencia de otro fenómeno. Es el antecedente o la causa de un efecto. Es la que puede ser manipulada por el investigador
Las Variables DEPENDIENTES se refiere a la conducta o fenómeno que requiere de explicación. Es la consecuencia de un antecedente. Están constituidas por los resultados.
Ejemplo:
Hipótesis: Cuanto mayor es la edad del maestro, menor la preparación académica
Variable independiente: Edad del maestro
Variable dependiente: Preparación académica
Las VARIABLES tienen tres aspectos a saber:
Definición Conceptual, Instrumental y Operacional
Definición Conceptual: Es similar a una de términos. Son definiciones de diccionario, de libro especializado y describen la esencia o las características reales de un objeto o fenómeno. Algunos las denominan definiciones reales
Definición Instrumental: Aquí se aclara como se estudiará la variable que se acaba de definir, los medios o instrumentos para recoger la información.
Deben definirse y elaborarse los instrumentos y medios con que se recolectará la información. Los instrumentos nacen de las variables y de los objetivos. Nunca deberá elaborarse un instrumento sin tener definida la variable o variables
Definición Operacional: Se trata de describir cuidadosamente los criterios de evaluación y medición de la información que se recoja. Consiste en explicar el tratamiento o procedimiento matemático que se dará a la información que se obtenga de cada variable
El Muestreo Estadístico
Concepto de Muestreo Estadístico
Es la actividad por la cual se toman ciertas muestras de una población de elementos de los cuales vamos a tomar ciertos criterios de decisión, el muestreo es importante porque a través de él podemos hacer análisis de situaciones de una empresa o de algún campo de la sociedad.
En estadística un muestreo es la técnica para la selección de una muestra a partir de una población. En el muestreo, si el tamaño de la muestra es más pequeño que el tamaño de la población, se puede extraer dos o más muestras de la misma población. Al conjunto de muestras que se pueden obtener de la población se denomina espacio muestral. La variable que asocia a cada muestra su probabilidad de extracción
El muestreo: es una herramienta de la investigación científica. Su función básica es determinar que parte de una realidad en estudio (población o universo) debe examinarse con la finalidad de hacer inferencias sobre dicha población.
El Muestreo es más que el procedimiento empleado para obtener una o más muestras de una población; el muestreo es una técnica que sirve para obtener una o más muestras de población.
Muestreo Estadístico: son aquellos que se basan en el principio de equiprobabilidad. Es decir, aquellos en los que todos los individuos tienen la misma probabilidad de ser elegidos para formar parte de una muestra y, consiguientemente, todas las posibles muestras de tamaño n tienen la misma probabilidad de ser elegidas.
Distribución en el muestreo:
Cuando el tamaño de la muestra (n) es más pequeño que el tamaño de la población (N), dos o más muestras pueden ser extraídas de la misma población. Un cierto estadístico puede ser calculado para cada una de las muestras posibles extraídas de la población. Una distribución del estadístico obtenida de las muestras es llamada la distribución en el muestreo del estadístico.
Por ejemplo, si la muestra es de tamaño 2 y la población de tamaño 3 (elementos A, B, C), es posible extraer 3 muestras (AB, BC Y AC) de la población. Podemos calcular la media para cada muestra. Por lo tanto, tenemos 3 medias muéstrales para las 3 muestras. Las 3 medias muéstrales forman una distribución.
Error muestral o error de muestreo
La diferencia entre el resultado obtenido de una muestra (un estadístico) y el resultado el cual deberíamos haber obtenido de la población (el parámetro correspondiente) se llama el error muestral o error de muestreo. Un error de muestreo usualmente ocurre cuando no se lleva a cabo la encuesta completa de la población, sino que se toma una muestra para estimar las características de la población.
Técnicas de selección del muestreo a través del muestreo estadístico
• Muestreo probabilístico: Forman parte de este tipo de muestreo todos aquellos métodos para los que puede calcularse la probabilidad de extracción de cualquiera de las muestras posibles. Este conjunto de técnicas de muestreo es el más aconsejable, aunque en ocasiones no es posible optar por él.
• Muestreo estratificado: Consiste en la división previa de la población de estudio en grupos o clases que se suponen homogéneos respecto a característica a estudiar. A cada uno de estos estratos se le asignaría una cuota que determinaría el número de miembros del mismo que compondrán la muestra.
• Muestreo sistemático: Es la elección de una muestra a partir de los elementos de una lista según un orden determinado, o recorriendo la lista a partir de un número aleatorio determinado.
• Muestreo por conglomerados: Cuando la población se encuentra dividida, de manera natural, en grupos que se suponen que contienen toda la variabilidad de la población, es decir, la representan fielmente respecto a la característica a elegir, pueden seleccionarse sólo algunos de estos grupos o conglomerados para la realización del estudio.
• Muestreo errático: También se llama sin norma. La muestra se realiza de cualquier forma, valorando únicamente la comodidad o la oportunidad en términos de costes, tiempo u otro factor no estadístico.
Al realizar un muestreo en una población podemos hablar de muestreos probabilísticas y no probabilísticas, entre estas técnicas o procedimientos están:
• Muestreo simple: Este tipo de muestreo toma solamente una muestra de una población dada para el propósito de inferencia estadística. Puesto que solamente una muestra es tomada, el tamaño de muestra debe ser los suficientemente grandes para extraer una conclusión. Una muestra grande muchas veces cuesta demasiado dinero y tiempo.
• Muestreo aleatorio simple: Es aquel en que cada elemento de la población tiene la misma probabilidad de ser seleccionado para integrar la muestra. Una muestra simple aleatoria es aquella en que sus elementos son seleccionados mediante el muestreo aleatorio simple.
Ø Periodo en que se efectúa una investigación
Por el periodo en el que se realizan, los estudios se clasifican en:
Transversales: Aquellos que se efectúan para estudiar determinado fenómeno en un periodo específico.
Ø Longitudinales: Estudian el fenómeno a través del tiempo
Ø Piloto o previos: Se verifican cuando no se conocen bien las variables que se van a controlar, la hipótesis por comprobar y los instrumentos por utilizar. Con la ayudad de instrumentos menos estructurados, se aplica el estudio aun pequeño grupo en el que se ensayan algunos aspectos con el fin de desarrollar mediante bases sólidas el estudio definido.
Ø Finales o definitivos: se realizan después del estudio piloto para establecer conclusiones definitivas y elaborar el informe.
Las clasificaciones anteriores son sólo para fines metodológicos, ya que ningún estudio es independiente de otro. En una misma investigación pueden realizarse varios tipos de estudio: de hecho, lo ideal es efectuar todos los estudios previos que se requieran a fin de poder concretar lo más posible las variables, la hipótesis y los instrumentos, para llegar a conclusiones válidas y confiables.
De acuerdo a Pedro Vanegas Jiménez (1999), hay distintas formas y propósitos para hacer investigación en ciencias sociales lo cual permite identificar a su vez varios tipos de investigaciónLas clasificaciones que se realizan al respecto se fundamentan en diversos criterios, los cuales serán presentados en esta sección, de acuerdo con los tipos, maneras o formas más comunes de buscar solución a problemas científicamente planteados.
Investigaciones empíricas e investigaciones teóricas
Una modalidad de clasificación de las investigaciones es en aquella de carácter empírico y las de tipo teórico.
Investigación pura e investigación aplicada
Otra clasificación de los tipos de investigación es pura y aplicada, Investigación pura (también conocida como básica, teórica o fundamental) es aquella que tiene como propósito incrementar los conocimientos, usualmente a través de estudios de laboratorio.
Investigación descriptiva e investigación explicativa
Desde el punto de vista del nivel de conocimiento que se desea obtener se encuentran las investigaciones descriptivas y las investigaciones explicativas. En el primer caso, se trata de descubrir las principales modalidades de cambio, formación o estructuración de un fenómeno, y las relaciones que existen con otros.
Las investigaciones explicativas, por su parte, buscan la causa de un fenómeno a través de su explicación por medio de leyes.
Investigación experimental, investigación cuasi-experimental y no experimental
Otros tipos de investigación son las llamadas a) experimentales no experimentales y cuasi-experimentales, según las características de la estrategia utilizada para describir o explicar el problema en estudio.
La investigación experimental tiene como propósito estudiar posibles se lecciones de causa y efectmediante la exposición de uno o más grupos experimentales seleccionados al azar, a uno o más tratamientos, comparando los resultados con uno o más grupos control que no reciben ningún tratamiento.
La investigación no experimental y la cuasi-experimental difieren de los estudios experimentales en que el investigador no puede controlar las variables con la precisión que se hace en estos últimos. Otra diferencia manifiesta es que, por lo general la muestra no es seleccionada al az
Ámbito en que se efectúa una investigación
Por el ámbito en el que se efectúan, los estudios pueden ser:
De campo. Son investigaciones que se realizan en el medio donde se desarrolla el problema. La ventaja principal de este tipo de estudios es que si la muestra es representativa, se pueden hacer generalizaciones acerca de la totalidad de la población, con base en los resultados obtenidos en la población muestreada. Los estudios de campo se dividen en participante y no participante. La investigación participante es aquella en la que el investigador forma parte del grupo estudiado sin que éste sepa que se le está investigando; en la no participante, el investigador funge como mero observador.
Experimentales. En este tipo de estudio, el investigador ya tiene una hipótesis de trabajo que pretende comprobar; además, conoce y controla una serie de variables que tienen relación con la hipótesis y que le servirán para explicar el fenómeno. A su ves pueden clasificarse en: Estudios de campo donde el investigador realiza el estudio en el lugar donde sucede el fenómeno por investigar; y Estudio de laboratorio: se realiza dentro de un laboratorio y su ventaja es que el investigador tiene un estricto control de las variables.
Tipos de Investigaciones
Dankhe (1986), las divide en: exploratorios, descriptivos, correlacionales y explicativo. Esta clasificación es muy importante, pues del tipo de estudio depende la estrategia de investigación. El diseño, los datos que se recolectan, la manera de obtenerlos, el muestreo y otros componentes del proceso de investigación son distintos en estudios exploratorios, descriptivos, correlacionales y explicativos. En la práctica, cualquier estudio puede incluir elementos de más de una de estas cuatro clases de investigación.
Los estudios exploratorios: se efectúan, normalmente, cuando el objetivo es examinar un tema o problema de investigación poco estudiado o que no ha sido abordado antes. Es decir, cuando la revisión de la literatura reveló que únicamente hay guías no investigadas e ideas vagamente relacionadas con el problema de estudio.
Los estudios exploratorios sirven para familiarizarnos con fenómenos relativamente desconocidos, obtener información sobre la posibilidad de llevar a cabo una investigación más completa sobre un contexto particular de la vida real, investigar problemas del comportamiento humano que consideren cruciales los profesionales de determinada área, identificar conceptos o variables promisorias, establecer prioridades para investigaciones posteriores o sugerir afirmaciones (postulados) verificables. Esta clase de estudios son comunes en la investigación del comportamiento, sobre todo en situaciones donde hay poca información.
Los estudios exploratorios en pocas ocasiones constituyen un fin en sí mismos, "por lo general determinan tendencias, identifican relaciones potenciales entre variables y establecen el `tono' de investigaciones posteriores más rigurosas"
Se caracterizan por ser más flexibles en su metodología en comparación con los estudios descriptivos o explicativos, y son más amplios y dispersos que estos otros dos tipos. Asimismo, implican un mayor "riesgo" y requieren gran paciencia, serenidad y receptividad por parte del investigador.
Los estudios descriptivos: Con mucha frecuencia, el propósito del investigador es describir situaciones y eventos. Esto es, decir cómo es y cómo se manifiesta determinado fenómeno. Los estudios descriptivos buscan especificar las propiedades importantes de personas, grupos, comunidades o cualquier otro fenómeno que sea sometido a análisis.
Miden o evalúan diversos aspectos, dimensiones o componentes del fenómeno a investigar. Desde el punto de vista científico, describir es medir. Esto es, en un estudio descriptivo se selecciona una serie de cuestiones y se mide cada una de ellas independientemente, para así (válgase la redundancia) describir lo que se investiga.
Los estudios descriptivos miden de manera más bien independiente los tos o variables a los que se refieren.
La investigación descriptiva, en comparación con la naturaleza poco estructurada de los estudios exploratorios, requiere considerable conocimiento del área que se investiga para formular las preguntas específicas que busca responder. La descripción puede ser más o menos profunda, pero en cualquier caso se basa en la medición de uno o más atributos del fenómeno descrito.
Los estudios correlacionales: este tipo de estudios tienen como propósito medir el grado de relación que exista entre dos o más conceptos o variables. Lo que se busca ver si están o no relacionadas en los mismos sujetos y después se analiza la correlación.
La utilidad y el propósito principal de los estudios correlacionales es saber cómo se puede comportar un concepto o variable conociendo el comportamiento de otras variables relacionadas. Es decir, intentar predecir el valor aproximado que tendrá un grupo de individuos en una variable, a partir del valor que tienen en la variable o variables relacionadas.
La correlación puede ser positiva o negativa. Si es positiva, significa que sujetos con altos valores en una variable tenderán a mostrar altos valores en la otra variable. Por ejemplo, quienes estudian más tiempo para el examen de estadística tenderán a obtener una más alta calificación en el examen. Si es negativa, significa que sujetos con altos valores en una variable tenderán a mostrar bajos valores en la otra variable. Por ejemplo, quienes estudian más tiempo para el examen de estadística tenderán a obtener una calificación más baja en el examen.
Si no hay correlación entre las variables, ello nos indica que éstas varían sin seguir un patrón sistemático entre sí: habrá sujetos que tengan altos valores en una de las dos variables y bajos en la otra, sujetos que tengan altos valores en una variable y altos en la otra, sujetos con valores bajos en una variable y bajos en la otra, y sujetos con valores medios en las dos variables. En el ejemplo mencionado. Habrá quienes dediquen mucho tiempo a estudiar para el examen de estadística s obtengan altas calificaciones en él, pero también quienes dediquen mucho tiempo y obtengan bajas calificaciones, quienes dediquen poco tiempo y saquen buena, calificaciones, quienes dediquen poco y les vaya mal en el examen. Si dos variables están correlacionadas y se conoce la correlación, se tienen bases para predecir con mayor o menor exactitud, el valor aproximado que tendrá un grupo de personas en una variable, sabiendo qué valor tienen en la otra variable.
Los estudios correlacionales se distinguen de los descriptivos principalmente en que, mientras éstos se centran en medir con precisión las variables individuales (varias de las cuales se pueden medir con independencia en una sola investigación), los estudios correlacionales evalúan el grado de relación entre dos variables, pudiéndose incluir varios pares de evaluaciones de esta naturaleza en una única investigación (comúnmente se incluye más de una correlación).
Los estudios explicativos: van más allá de la descripción de conceptos o fenómenos o del establecimiento de relaciones entre conceptos; están dirigidos a responder a las causas de los eventos físicos o sociales.
Como su nombre lo indica, su interés se centra en explicar por qué ocurre un fenómeno y en qué condiciones se da éste, o por qué dos o más variables están relacionadas.
Las investigaciones explicativas son más estructuradas que las demás clases de estudios y de hecho implican los propósitos de ellas (exploración, descripción y correlación), además de que proporcionan un sentido de entendimiento del fenómeno a que hacen referencia.
Este es un bloq para los estudiantes universitarios, como material de apoyo para sus investigaciones.
domingo, 4 de julio de 2010
viernes, 2 de julio de 2010
Cinética Química
Cinética Química
Una reacción química tiene dos características generales de primordial importancia
La posición del equilibrio y la velocidad de reacción o sea la rapidez con que se alcanza el estado de equilibrio
Velocidad de reacción
Se entiende por velocidad de reacción química la cantidad de materia que se consume o se produce por unidad de tiempo y describe que tan rápido cambian con el tiempo las concentraciones de los reaccionantes o los productos. Generalmente se expresan en las unidades MOL/LITRO-SEGUNDO.
Efectos de la concentración y leyes de la velocidad
Diferentes reacciones químicas proceden a velocidades diferentes; algunas son tan rápidas que aparecen instantáneas como la neutralización de un acido por una base, mientras que otras son tan lentas que no aparece signo de reacción de varios meses y aun en años.
La Ley de velocidad para una reacción tal como
aA+ bB+ cC= Dd+ eE
Velocidad = R [A]x x [B] y x [C]2
donde k es una consonante llamada constante de velocidad especifica de la reacción y los términos dentro de los paréntesis cuadrados [A] [B] [C] representan las concentraciones molares (MOLES/LITRO) de los reaccionantes A, B, C.
Problemas de Cinética Química
1. El H2 y el Br2 reaccionan para formar el HBr a una velocidad de 5,0 x 10-4 mol HBr/ seg en un recipiente de 2 litros. Calcule la velocidad específica de la reacción
2 litrosVelocidad específica de reacción = Velocidad de reacción
Volumen
V.E.R.= 5,0 x 10-4 mol HBr/ seg = 2,5 x 10-4 mol HBr/ litros
Velocidad = Cambio de concentración = 5,0 x 10-3 mol/litro
Unidad de tiempo 1 s
Como 1 s= 1/60 minuto
V= 5,0 x 10-3 mol/ litro = 0,3 mol / litro
1/60 min
3. Para la reacción química A → B, se encontró que el cambio en concentración de A en 50 segundos es 0,0050 mol/litro. Calcular la velocidad de la reacción
Velocidad = Cambio de concentración Intervalo de tiempo
V= 5,0 x 10-3 mol/ litro = 1,0 x 10-4 mol / litro
50 s segundo
4. Para la reacción química C → D, la concentración inicial de C es 5,0 mol/litro y su concentración después de 30 minutos es 3,0 mol/litro ¿Cuál es la velocidad promedio de esta reacción?
ambio en concentración = (5,0 – 3,0) mol7litro = 2,0 mol/litro
Intervalo de tiempo = 30 min x 60 s/ min = 1800 s
Velocidad promedio= 2,0 mol/ litro = 1,1 x 10-4 mol / litro
1800 s segundo
5. Se encontró que para la reacción química 2A + B → C la velocidad de formación de C es 0,40 mol/litro-hora ¿Cuál es la velocidad de transformación de A y B?
Velocidad de transformación de A = (-2) x (0,40 mol/litro-hora) = 0,80
Velocidad de transformación de B = -0,40 mol/litro - hora
6. Si la constante de velocidad específica de reacción K, para la reacción 2NO + Cl2 → 2 NOCl es 2,1 x 10-3 calcular la velocidad específica de formación de NOCl cuando (NO) = 2,0 mol/litro y (Cl2) = 0,8 mol/litro. Experimentalmente la reacción es de segundo orden en NO y de primer orden en Cl2
Velocidad específica= k (NO)2 x (Cl2)
Velocidad específica= 2,1 x 10-3 X (2)2 X 0,8 = 6,72 x 10-3 mol/litros - s
7. La velocidad inicial de una reacción de segundo orden es 8,0 x 10-5 mol/litro-s y la concentración inicial de la sustancia reaccionante es 0,50 mol/litro ¿cuál es la constante de velocidad en mol/litro?
Velocidad = k (A)2
8,0 x 10-5 mol/ litro - s = k (0,5 mol/litro)-2
k = 8,0 x 10-5 mol/ litro – s = 3,2 x 10-4 litro/mol - s
0,25 mol2/litro2
8. Para la reacción química A → C, se encontró que la velocidad de la reacción aumentó en un factor de 8 cuando se dobló la concentración. ¿Cuál es el orden de la reacción?
Velocidad = k (A)2
Se supone que velocidad = 1, cuando (A) = 1 por tanto
1= k (1)n
Cuando se dobla A, o sea, (A)=2, la velocidad se incrementa en un factor de 8 (velocidad = 8)
8 = k (2) n
Para que las dos expresiones sean válidas, n debe ser igual a 3, por tanto,
Velocidad = K (A) 3
Es decir, la reacción es de tercer orden.
9. Al realizar un experimento sobre la velocidad de descomposición del N2O5, N2O5 → N2O4 + ½ O2, se obtuvieron los siguientes datos en los experimentos:
(N2O5) Velocidad de reacción
(mol litro -1) (mol /litro / s)
1,2 x 10-3 2,0 x 10-5
3,6 x 10-3 6,0 x 10-5
Calcular la ley de velocidad
Velocidad = k (N2O5)x
Al comparar el valor de la concentración de N2O5 observamos que aumentó en la relación
3,6 x 10-3 = 3,00
1,2 x 10-3
Al mismo tiempo, la velocidad de la reaccion aumentó
6,0 x 10-5 = 3,00
2 x 10-5
Como el aumento de velocidad está en proporción directa con el aumento de N2O5 el exponente x es 1.
Velocidad = k (N2O5)1
10. Calcular la constante de velocidad específica, k, para la reacción del problema anterior
Velocidad = k (N2O5)2
k = 2,0 x 10-5 mol/ litro – s = 1,67 x 10-2 s -1
1,20 x 10-3 mol/litro
11. A continuación se dan algunas leyes de velocidad ¿Cuál es el orden total de las reacciones y los órdenes con respecto a cada reaccionante? A) 2H2 + 2NO → 2H2O + N2 Velocidad = k (H2 ) x (NO)2 B) 2NO + Cl2 → 2NOCl; velocidad = k (NO)2 x (Cl2)
Orden total de la reacción = 1+2 = 3; la reacción en total es por consiguiente, de tercer orden. Se dice, entonces, que la reacción es de primer orden con respecto al H2 y de segundo orden con respecto al NO
Orden total de la reacción = 2 + 1= 3; la reacción es de tercer orden. La reacción es de segundo orden con respecto al NO y de primer orden con respecto al Cl2
12. La reacción en fase gaseosa Cl2 + Br2 → 2ClBr tiene una velocidad igual a k (Cl2) x (Br2) . Si las concentraciones se expresan en mol/litro, encuentre las unidades de la constante de velocidad k
Velocidad = Cambio de concentración = mol/litro
Intervalo de tiempo seg
Velocidad = k (concentración) (concentración) = k (concentración)2 = k (mol/litro)2
De donde
mol/litro = k (mol /litro) 2 k= mol /litroseg seg(mol/litro) 2
K= 1/s x 1/mol/litro = litro/ mol-s
13. Para la reacción A + B → C se ha encontrado el diagrama de energía potencial que se muestra en la figura. Calcular a partir de la figura ∆H, Ea para la reacción directa y Ea para la reacción inversa
H = Energía desprendidad neta = (-10) – (5) = -15 kcal
∆H = -15 kcal x 4,184 kJ/kcal = -62,8 kJ
La reacción es exotérmica por haber desprendido calor
Ea = Energía de activación = 10 – 5 = 5 kcal = 20,9 kJ
14. La constante de velocidad de una reacción a 20° C es 1,5 mol /litro – s, mientras que a 30° C su constante de velocidad es 2,5 mol /litro –s. Calcular la energía de activación
T1 = 273 + 20 = 293 K T2= 273 + 30 = 303 K
Sustituyendo en la ecuación de Arrhenius
Log k2/k1 = log 2,5/1,5 = Ea /2,303 R (1/293 - 1/303)
Log 1,67 = Ea /2,303 R (1,13 x 10-4)
Ea = 0,22 x 2,303 R = (4,5 x 10-3) x (8.314 J/mol-K) = 3,74 x 10-4 J/mol
1,13 x 10-4
15. Una reacción tiene una energía de activación= 80 kJ/mol. ¿Cuál será el efecto sobre la velocidad al elevar la temperatura de 20° C a 30° C
T1 = 273 + 20 = 293 K T2= 273 + 30 = 303 K
1/T1 - 1/T2 = 1/293 - 1/303 = 1,13 x 10-4
Log k2/k1 = Ea / 2,303 R (1/T1 - 1/T2) = Ea / 2,303 R (1/293 - 1/303)
= Ea / 2,303 R (1,13 x 10-4)
Log k2/k1 = 80 x 103 X 1,13 x 10-4 = 0,496
2,303 x 8,314
K2/k1 = 3,13
E’a = (10) – (-10) = 20 kcal x 4,184 kJ/kcal = 83,68
miércoles, 23 de junio de 2010
PROBLEMAS RESUELTOS
Producto de solubilidad y equilibrio en iones complejos.
19.1 Producto iónico y producto de solubilidad
Los sistemas en equilibrio se pueden dividir en dos categorías: equilibrio homogéneos de los reaccionanentes y productos están en la misma fase y equilibrio heterogéneo donde están presente más de una fase (sólido, líquido o gas), por ejemplo una solución saturada de cloruro de plata que contiene AgCl solido. En este caso, el precipitado de AgCl está en contacto con el liquido flotante el cual esta saturado con los iones del precipitado, Ag+ Cl-. La ecuación de equilibrio es
AgCl(s) ------ Ag+ (en disolución) + Cl- (en solución)
El símbolo (s) designa a un sólido. En a superficie del precipitado, los iones Ag+ y Cl- están constantemente viajando hacia la solución y volviéndose a precipitar, puesto que es un proceso de equilibrio, se puede expresar el proceso de equilibrio
Keq= [Ag+] x [Cl-]
[AgCl(s)]
A diferencia del equilibrio homogéneo, la adición de mas AgCl solido no causa cambio alguno en la concentración de los iones plata en solución. El termino AgCl(s) es una constante de porque la concentración de cualquier compuesto en el estado sólido es independiente de la cantidad de solido presente. Entonces la ecuación 19-2 se puede simplificar si se combinan las dos constantes
[Ag+] x [Cl-] = Keq x [AgCl(s)] = Kps
Cuando la constante Kps se escribe en esta forma, incluyendo solamente el producto de olas concentraciones de los iones se denominan “Constante de producto de solubilidad” y su valor es constante a una temperatura dada
Para
PbF2--------Pb2+ + 2F- Kps= [Pb2+] x [F-]2
Ag2CrO4------2Ag + CrO4 Kps= [Ag] 2 x [CrO4]
El producto iónico de una sustancia, Qpi, es el producto de las concentraciones de los iones presentes en el compuesto, cada una elevada a una potencia igual a su coeficiente en las formulas de las sustancia. Así por ejemplo, para NaNO3 (relación de los iones) el producto iónico Qpi= [Na] x [NO3]; para K2SO4, el producto ionico Qpi= [K]2 x [SO4]
USOS DEL PRODUCTO DE SOLUBILIDAD
Calculo de solubilidad
La tabla de los valores Kps medidos experimentalmente para algunos precipitados comunes, los cuales se pueden usar para calcular la solubilidad en gramos/ litros/ o en moles/litros.
Constante del producto de solubilidad
Bromuros Iodatos
AgBr 5,0x10-13 AgIO3 3,0x10-8 gión/l
CuBr 4,9x10-9 Cu (IO3) 7,4x10-8 gión/l
Carbonatos Ioduros
Ag2CO3 8,2x10-12 AgI 8,3x10-17
BaCO3 8,1x10-9 PbI2 7,1x10-9
CaCO3 8,7x10-9
Li2CO3 1,7x10-5 Sulfatos
NiCO3 6,6x10-9 Ag2SO4 1,6x10-5
ZnCO3 1,4x10-11 BaSO4 1,1x10-10
CaSO4 1,9x10-4
Cloruros PbSO4 1,6x10-8
AgCl 1,7x10-10
PbCl2 1,6x10-5 Sulfuros
TICl 1,9x10-4 Ag2S 2,0x10-49
CdS 7,8x10-27
Cromatos CuS 9x10-36
Ag2CrO4 2, 2x10-12 NiS 3x10-19
BaCrO4 2,4x1010 ZnS 1x10-21
Fluoruros Fosfatos
BaF2 1, 7x10-6 AgPO4 1,3x10-20
CaF2 4,0x1011 Ca(PO4)2 2,0x10-29
MgF2 6, 5x10-9 Zn3(PO4)2 9,1x10-39
PbF2 2,7x10-8
SrF2 2,8x10-9 Misceláneas
Pb (C2O4)2 2,7x10-11
Hidróxidos Ag SCN 1,2x10-12
Al (OH)3 2,0x10-32
Cd (OH) 2 5, 9x10-15
Ca (OH) 2 5, 5x10-5
Co (OH) 2 2, 0x10-16
Mg (OH) 2 1, 2x10-11
Predicción sobre precipitación
Es posible que el producto iónico sea menor que el producto se solubilidad, Kps Tales soluciones se dicen que son insaturadas, implicando que se agregue mas solido, se disolverá en la solución.
La situación opuesta, donde el producto iónico es mayor que el producto de solubilidad es una situación inestables de no equilibrio producido por un enfriamiento de una solución saturada; se dice que la solución esta supersaturada.
Efecto del ion común sobre solubilidad
Cu7ando el bromuro de plata se coloca en el agua ocurre el siguiente proceso
AgBr(s) ------Ag + Br
el numero de moles de AgBr que se disuelven es igual al número de moles reducidos y al número de moles del ion Br producido. Mientras todos los moles provengan exclusivamente del AgBr, la concentración de cualquiera de moles/litros es igual a la solubilidad del AgBr en moles/litro entonces la concentración expresa la solubilidad siempre y cuando todos los iones provengan de sal.
EQUILIBRIO DE IONES COMPLEJOS
Un ion complejo se puede definir como la especie formada por la unión de un positivo M y generalmente un metal de transición y capaz de aceptar uno o más electrones, con una especie neutra o cargada negativamente y capaz de poseer un par de electrones
Átomo central Ligandos
Ag + 2: NH3
Acido de Lewis base de Lewis
Kestab= Kf = [Ag (NH3)2] = 2,5x107
[Ag] x [NH3]2
Cuando mayor es la Kf, más estable es el complejo. Se debe tener en cuenta que la constante de estabilidad es la K para la reacción en donde el ion complejo aparece como el producto en el lodo derecho de la ecuación de equilibrio)
Sin embargo, los iones complejos son electrolitos débiles y como tales muestran tendencia a disociarse en sus componentes estableciéndose un equilibrio. Por ejemplo, el ion Ag (NH3)2 están en equilibrio con Ag y NH3
Ag (NH3)2------- Ag + 2HN3
Y la constante de equilibrio se denomina constante de disociación, Kd, o constante de inestabilidad Kinest.
Kd= [Ag] x [NH3]2= 1 = 1 = 4x10-8
[Ag (NH3)2] Kf 2,5x107
Evaluación de Kps y cálculo de la solubilidad
La solubilidad del AgCL en el agua a 10o es 6,2 x 10-6 mol/litro. Calcular el valor Kps para el AgCL.
La disociación da la cantidad correspondiente de cada ion:
AgCL(s) Ag+ + Cl-
Un mol de AgCl disuelto da un mol de iones Ag+ y un mol de iones Cl-. Por tanto en una solución saturada de AgCl, Ag+ = Cl- = 6,2 x 10-6 M, sustituyendo estos valores en la ecuación del producto de solubilidad.
Kps = Ag+ X Cl- = (6,2 X 10-6) (6,2 X 10-6) = 3,8 X 10-11 mol2/litro2
Aunque Kps tiene unidades (en este caso mol2/litro2) generalmente no se escriben.
El producto de solubilidad del bromuro de plata, AgBr, a 25oC es 5,0 X 10-13. Calcular la solubilidad (a) en moles/litro, (b) en gramos/litro. El peso molecular del AgBr es 188g/mol.
AgBr(S) Ag+ + Br –
Kps = Ag+ + Br - = 5,0 X 10-13
Los dos iones se producen en las mismas cantidades, de modo que
Ag+ + Br - = X = solubilidad molar
K_PS = X ∙ X = x^2 ∴ X = √(k_ps ) = √(5,0 x 〖10〗^(-13) )
= 7,1 x 〖10〗^(-7) M
Como el peso molecular del AgBr es 188, entonces, 7,1 X 10-7 moles es 7,1 X 10-7 moles 188g/mol ₧ 1,33 X 10-4g. la solubilidad es por tanto 1,33 X 10-4 g/litro.
Se prepara una solución saturada de la sal cloruro cuproso, CuCl. El producto de solubilidad Kps para la saes 3,0 x 10-7. Calcular la concentración de los iones cuprosos Cu+, en una solución saturada de CuCl.
El equilibrio para la solución saturada de CuCl es
CuCl(s)〖CuCl〗_((s)) ⇄ 〖Cu〗^+ + 〖Cu〗^-
K_ps = Cu+ + Cl-
En una solución saturada: Cu+ + Cl - = X
Kps = X . X = X2 = 3,0 x 10-7 : X =5,5 X 10-4 M = Cu+
La solubilidad del fluoruro de calcio, caF2, a 25o C es 2,1 x 10-4 moles/litro. Calcular Kps para este compuesto.
La disociación de la sal CaF2 produce
CaF2 (S) Ca2+ + 2F –
Si2,1 X 10-4 moles de CaF2 se disuelven en 1 litro de agua, entonces
Ca 2+ = 2,1 X 10-4 M F - = 2 X (2,1 X 10-4) = 4,2 X 10-4 M
Kps = Ca2+ + F - 2 = (2,1 x 10-4)2 (4,2 x 10-4)2 3,7 X 10-11
El producto de solubilidad Kps del Ag2 Cro4 es 1,9 x 10-12 a 25 o. calcular la solubilidad del Ag2Cro 4 en (a) moles/litro; (b) en gramos/litro. Peso molecular de Ag2 CrO4 ₧ 332 /mol.
Ag2 CrO4 (s) 2Ag+ + CrO4
Supongamos que x es el número de moles de Ag2CrO4 en una solución saturada, entonces de acuerdo con la estequiometria de la reacción se cumple
CrO4 = x (cada mol de Ag2CrO4 da 1 mol de iones CrO4)
Ag+ =2x (cada mol de Ag2 Cro4 da 2 moles de iones Ag+)
Sustituyendo en la ecuación de Kps
Kps Ag+2 x CrO4 (2x)2 (x) 1,9 x 10-12
4x3 1,9 x 10-12; x3 0,475 x 10-12
Para encontrar la solubilidad en gramos/litro se debe multiplicar por el peso molecular:
Gramos/litro 7,8 x 10-5 mol/litro x 332g/mol 0,026g/litro
El producto de solubilidad del iodado cúprico, Cu(IO3)2, es 7,4x 10-8. ¿Cuál es la solubilidad del Cu (IO3)2, (a) en mol/litro y (b) en gramo/litro? Peso molecular del Cu (IO3)2 413,28g/mol.
Cu(IO3)2 Cu2+ + 2IO3
Sea x = solubilidad del Cu (IO3)2 en mol/litro. Entonces Cu2+ = x y IO3 2 = 2x
Kps = Cu2+ x IO3 2 = x (2x)2 = 4x3 = 7,4 x 10-8
X3 1,85 x 10-8 18,5 x 10-9 y x
Para encontrar la solubilidad en gramos/litro se debe multiplicar el peso molecular; gramo/litro = 7,8 x 10-5 mol/litro x 332g/mol = 0,026g/litro.
La solubilidad molar del cromato de plata, Ag2CrO4, a 25oC es 7,8 x 10-5 M. determinar el producto de solubilidad.
La ecuación de solubilidad es
Ag2CrO4(s) 2Ag+ + CrO4
La cual indica por su estequiometria que un mol de Ag2CrO4 produce dos moles de iones Ag+ y mol de iones CrO4; se concluye entonces que cuando se disuelven 7,8 x 10-5 mol/litro de Ag2CrO4 la concentración de los iones será:
Ag+ = 2(7,8 x 10-5 m) = 1,56 x 10-4y CrO4 = 7,8 x 10-5
Kps = Ag+ 2 x CrO4 = (1,56 x 10-4)2 x 7,8 x 10-5 = 1,9 x 10-12
La concentración del ion Pb2+ en una solución saturada de PbBr2 es de 1,0 x 10- mol/litro. Calcular el producto de solubilidad del PbBr2
PbBr2(s) Pb2+ + 2Br-
La ecuación indica que Br- = 2Pb2+
Pb2+ = 1,0 x 10-1 mol/litro
Br- = 2 x 1,0 x 10-1 = 2,0 x 10-1 mol/litro
Kps= Pb2+ x Br- 2 = (1,0 x 10-1) (2,0 x 10-1)2 = 4,0 x 10-3
La concentración del ion Ag+ en una solución es de 2 x 10-2 mol/litro. Calcular la concentración mínima del ion Cl- para que el AgCl comience a precipitar. El producto de solubilidad Kps del AgCl a 25o C es 1,7 x 10-10
Si dos iones capaces de precipitar se combinan en una solución en concentraciones tales que el producto iónico sea mayor que su valor Kps ocurrirá precipitación. Usando este criterio se puede predecir cuándo precipitara AgCl
Kps = Ag+ x Cl-
Sustituyendo 1,7 x 10-10 = (2 x 10-2) x Cl-
De donde Cl- = 8,5 x 10-9 mol/litro
Por tanto, para que comience a precipitar AgCl la Cl- deberá ser mayor que 8,5 x 10-9 mol/litro, así se cumple el producto iónico > Kps
Para la sal Ag2CrO4 el valor Kps = 2,2 X 10-12. Decidir si habrá o no precipitación cuando se agregan 4 x 10-3 moles K2CrO4 en un litro de solución.
La reacción que ocurre al mezclar las dos sales es
2AgNO3 + K2 CrO4 2Ag2 CrO4 + aKNO3
Nos interesa es el cromato de plata que al disolverse da
Ag2CrO4 (s) 2Ag+ + Cr4
El producto iónico será = Ag+ 2 CrO4
De acuerdo con los datos del problema
Ag+ = AgNO3 = 4 x 10-3 y CrO4 = K2CrO4 = 3x 10-3
Sustituyendo en la ecuación del producto iónico, tenemos
Qpi = Ag+ 2 x CrO4 = (4 x 10-3)2 x 3 x 10-3 = 4,8 x 10-8
Como este valor es mayor que Kps 2,2 x 10-12, se concluye que si se formara precipitado de Ag2CrO4
Se agregan 0,01 mg de NaCl a 200ml de AgNO32 x 10-5 m. decidir si se formara o no un precipitado de AgCl. Kps para AgCl = 1,7 x 10-1 ; peso molecular del NaCl = 58,5g/mol.
Los iones Ag+ y Cl- provienen de las sales totalmente disociadas NaCl Na+ + Cl- y AgNO3 Ag+ + NO3
Luego
Ag+ = AgNO3 = 2 x 10-5 mol/litro
Y Cl- = NaCl = 0,00001 g/200ml = 0,00005 g/litro
= 5 x 10-5 g/litro x □(1/(58,5 g/mol)) = 0,85 x 10-6mol/litro
Producto iónico = Ag+ x Cl- = (2 x 10-5) (0,85 x 10-6) = 1,7 x 10-11
Este valor es menor que Kps para una solución saturada (1,7 x 10-10), por tanto no ocurre precipitación.
Cuando producto iónico
El hidróxido de magnesio, M(OH)2 tiene una constante Kps= 1,2 x 10-11 a 25oC. ¿Cuál es el pH de una solución saturada de Mg(OH)2ª esa temperatura?
El equilibrio es
Mg (OH)2(S) Mg2+ + 2OH-
Si x = solubilidad del Mg (OH)2 en mol/litro, entonces
Mg2+ = x y OH- = 2x
Kps = Mg2+ x OH- =x . (2x)2 = 4x3 = 1,2 x 10-11
X3 = 3 x 10-12
OH- = 2 x 1,45 x 10-4 = 2,90 x 10-4 mol/litro
POH = log 1/[OH-] = log1/(2,9 x 10)-4 = log10/(2,9 )= 4,0 – 0,46=3,54
PH = 14 – pOH = 14,00 – 3,54 = 10,46
Se agregan algunas gotas de una solución de AgNO3 a una gran cantidad de una solución de NaCl 0,05M y se forma un precipitado de AgCl. Calcular el Ag+ que queda en la solución si Kps para el AgCl vale 1,7 x 10-10.
NaCl Na+ + Cl-
0,05M 0,05 M AgCl
AgNO3 NO3 + Ag+
Inicialmente Cl- = 0,05 M por estar totalmente ionizado el NaCl. El ion Ag+ reacciona con el ion Cl- para formar AgCl en equilibrio
AgCl(S) Ag+Cl-
Por definición
Kps = Ag+ x Cl-
Por donde
Ag+ =Kps/[Cl-] =(1,7 x 10)/(5,0 x 10)-2-10= 3,4 x 10-9 mol/litro
Escribir las expresiones para las constantes de disociación, Kd, y dar sus valores para los siguientes iones complejos: (a) Zn(CN)42- , (b) Cd42- (c)Ni (NH3)62+
Para cada ion complejo se puede escribir una ecuación que muestra su tendencia a disociarse en sus componentes originales; los valores Kd se encuentran en la tabla 19.2:
Calcular las constantes de formación Kf, de los complejos del problema anterior y decidir cuál es el más estable y cuál es el menos estable.
La constante de formación o constante de estabilidad de un complejo es el inverso de su constante de disociación.
El complejo más estable es el de mayor constante de formación, 1 x 1017, o sea Zn (CN))_4^(2-); el menos estable es el de menor constante de formación, 2,5 x 102, es decir CdCl42-
Si se coloca un exceso de AgCl solido en un litro de NH3 acuoso 0,1M, ¿Que clases de equilibrios se presentan? ¿Cuáles son las expresiones de equilibrio?
AgCl (S)⇄ Ag+ + Cl- Kps = [A┤ ├ g^+ ] x [Cl^- ]
2NH3
Ag(NH3)_2^+ ⇄ Ag+ + 2 NH3
Kd= ([Ag^(+ ) ]+ [N┤)/[Ag (NH_(3) ) ]
Se ha preparado un litro de solución que contiene 0,0040 mol/litro de ion Ag+ y 2,00 mol/litro de NH3. Calcular el Ag+ libre en la solución en el equilibrio. Para Ag (NH3))_2^+ Kdvale 4 x 10-8.
Ag(NH3)2 Ag+ + 2NH3
Como el complejo Ag (NH3)_2^+ es muy estable, la mayor parte de la plata (0,0040 moles) estará formado el ion complejo. Como NH3esta en exceso, la mayor parte estará en forma libre en el equilibrio
(2,00 – 0,0080 = 1,992 ≅ 2,00 mol) ya que para formar el complejo se gastan solamente 0,0040 x 2 = 0,0080 moles.
[Ag┤(NH3)_2^+ ├ ┤] = 0,0040M; [NH_3 ]= 2,00M; [Ag^+ ]= x
Kd=(⌈Ag^+ ⌉ x [├ NH] ┤)/[Ag(NH_(3 ) )_2^+ ] =((X)(2.0)^2)/0,004 = 4,0 x 10-8
X = 4 x 10-11 mol/litro
Calcular la concentración del ion Cu2+ en una solución que es 0,20 M en CuSO4 y 2,80M en NH3. La constante de disociación, Kd, para el Cu (NH3)_4^(2+) es 2 x 10-13.
Cu (NH3)_4^(2+) ⇋ Cu2+ + 4NH3
El valor tan pequeño de la constante de disociación sugiere que prácticamente todo el ion cobre presente en la solución estará formando el complejo amoniacal Cu(NH3)_4^(2+) . Por tanto, Cu (NH3)_4^(2+) = 0,20 M. Entonces, NH3 = 2,80 – 4(0,20) = 2,00M. Cu2+ = x
Kd= (C )/Cu
Despejando x
X = Cu2+ = 2,5 x 10-15 mol/litro
Notase que este problema es semejante al anterior, excepto que aquí no se hizo la misma aproximación con HN3.
Problemas
1-Cual es la Kps del AgCl, si su solubilidad es de 1,9x10-3 g/l
AgCl-----------------------Ag + Cl
Ag 1 107.8682
Cl 1 35.453
Kps= [Ag] x [Cl]
[AgCl]
143.32
Solubilidad molar de AgCl= 1,9x10-3 = 1.32x10-5
143.32
2- Determinar la Kps del BaCO3 si la solubilidad de esta sal es de 7,1x10-5 g-mol/l.
Ba 1 137.33
C 1 12.011
BaCO3----------------------Ba + CO3
O 3 15.9994
Kps= [Ba] x [CO3]
[BaCO3]
Solubilidad molar de BaCO3= 7,1x10-5 g-mol/l.= 3.32x10-7
213.338
3- calcular la constante de del producto de solubilidad del PbSO4, cuya solubilidad es de 0.035 gramos por cada 100 cm3
Pb 1 207.2 g/mol
S 1 32.066g/mol
O 4 63.997g/mol
Kps= [Pb] x [SO4]
[PbSO4]
Solubilidad molar de PbSO4= 3.3x10-2mol/l.= 1.08x10-4
303.263g/mol
4- cuál es la Kps del cromato de plata Ag2CrO4 si su solubilidad es de 0.022 g/mol
Ag 2 215.736
Cr 1 51.996
O 4 63.997g/mo
Kps= [Ag] x [CrO4]
[AgCrO4]
Solubilidad molar de AgCrO4= 2.2x10-2-mol/l.= 6.6x10-6
331.729
5-Calcular la Kps del Mg (OH)2 se esta base tiene una solubilidad de 1,3x10-4 g-mol
Mg 1 24.305
O 2 31.9988
H 2 2.0158g/mol
Kps= [Mg] x [OH2]
[MgOH2]
Solubilidad molar de Mg (OH2)= 1,3x10-4 g-mol/l.= 2.2x10-6
58.31g/mol
6-calcular la concentración total de iones de estroncio [Sr] y de iones flúor [F] en una solución de SrF cuya Kps es 7.9x10-10
Sr 40.078
F 18.998
SrF---------------Sr + F
Kps= [Sr] x [F]
[SrF]
Solubilidad molar de SrF= 7.9x10-10g-mol/l.= 1.33x10-11
59.076g/mol
7- cuál es la Kps del BaCO3 cuya solubilidad es de 7.1x10-5 g-mol
Ba 1 137.33
C 1 12.011
O 3 47.998
Kps= [Ba] x [CO3]
[BaCO3]
Solubilidad molar de BaCO3= 7,1x10-5 g-mol/l.= 3.5x10-7
197.33
8- calcular la Kps del BaCrO4, de solubilidad es de 2.3x10-3 gramos por litro.
Ba 1 137.333
Cr 1 12.011
O 4 63.9976
BaCrO4------------ Ba + CrO4
Kps= [Ba] x [CO4]
[BaCO4]
Solubilidad molar de BaCO4= 2.3x10-3 g-mol/l.= 1.07x10-5
213.34
Mg 1 24.305
C 1 12.011
O 3 47.9982
9- calcular la Kps del MgCO3 de solubilidad 4,3x101 g/l
Kps= [Mg] x [CO3]
[MgCo3]
Solubilidad molar de MgCO3= 4,3x101 g-mol/l.= 5x10-3
84.3142g/mol
10- calcular la Kps del Sn (OH)2 cuya solubilidad es de 3,5x10-7 g/l
Sn 1 118.710g/mol
O 2 31.9988
H 2 2.0158g/mol
Sn (OH)2-------------Sn + OH2
Kps= [Sn] x [OH2]
[SnOH2]
Solubilidad molar de Sn (OH)2= 3,5x10-7 g-mol/l.= 2.3x10-9
152.72
11- cuál es la Kps del Hg2Br2 si su solubilidad es de 1,32x10-5gramos por litro
Hg2Br2------------------------------Hg + 2Br
Hg 1 200.59
Br 2 159.808
Kps= [Hg] x [Br]
[HgBr]
Solubilidad molar de HgBr= 1,32x10-5 g-mol/l.= 3.6x10-8
360.398
12- Calcular la concentración de iones de [Pb] y de iones de [Cl] en una solución dePbCl2 cuya Kps= 2,4x10-4
Pb 1 207.2
Cl 2 70.906
PbCl2---------------Pb + Cl2
Kps= [Pb] x [Cl2]
[PbCl2]
Solubilidad molar de PbCl2= 2,4x10-4 g-mol/l.= 8.6x10-7
278.10
13- calcular la concentración de iones de plata y de iones cromato en una solución de AgCrO4 cuya Kps= 1,1x10-12
Ag 1 107.8682
Cr 1 51.9961
O 4 63.9976Kps= [Ag] x [CrO4]
[AgCrO4]
Solubilidad molar de AgCrO4= 1,1x10-12g-mol/l.= 4.9x10-15
223.86g/mol
19.1 Producto iónico y producto de solubilidad
Los sistemas en equilibrio se pueden dividir en dos categorías: equilibrio homogéneos de los reaccionanentes y productos están en la misma fase y equilibrio heterogéneo donde están presente más de una fase (sólido, líquido o gas), por ejemplo una solución saturada de cloruro de plata que contiene AgCl solido. En este caso, el precipitado de AgCl está en contacto con el liquido flotante el cual esta saturado con los iones del precipitado, Ag+ Cl-. La ecuación de equilibrio es
AgCl(s) ------ Ag+ (en disolución) + Cl- (en solución)
El símbolo (s) designa a un sólido. En a superficie del precipitado, los iones Ag+ y Cl- están constantemente viajando hacia la solución y volviéndose a precipitar, puesto que es un proceso de equilibrio, se puede expresar el proceso de equilibrio
Keq= [Ag+] x [Cl-]
[AgCl(s)]
A diferencia del equilibrio homogéneo, la adición de mas AgCl solido no causa cambio alguno en la concentración de los iones plata en solución. El termino AgCl(s) es una constante de porque la concentración de cualquier compuesto en el estado sólido es independiente de la cantidad de solido presente. Entonces la ecuación 19-2 se puede simplificar si se combinan las dos constantes
[Ag+] x [Cl-] = Keq x [AgCl(s)] = Kps
Cuando la constante Kps se escribe en esta forma, incluyendo solamente el producto de olas concentraciones de los iones se denominan “Constante de producto de solubilidad” y su valor es constante a una temperatura dada
Para
PbF2--------Pb2+ + 2F- Kps= [Pb2+] x [F-]2
Ag2CrO4------2Ag + CrO4 Kps= [Ag] 2 x [CrO4]
El producto iónico de una sustancia, Qpi, es el producto de las concentraciones de los iones presentes en el compuesto, cada una elevada a una potencia igual a su coeficiente en las formulas de las sustancia. Así por ejemplo, para NaNO3 (relación de los iones) el producto iónico Qpi= [Na] x [NO3]; para K2SO4, el producto ionico Qpi= [K]2 x [SO4]
USOS DEL PRODUCTO DE SOLUBILIDAD
Calculo de solubilidad
La tabla de los valores Kps medidos experimentalmente para algunos precipitados comunes, los cuales se pueden usar para calcular la solubilidad en gramos/ litros/ o en moles/litros.
Constante del producto de solubilidad
Bromuros Iodatos
AgBr 5,0x10-13 AgIO3 3,0x10-8 gión/l
CuBr 4,9x10-9 Cu (IO3) 7,4x10-8 gión/l
Carbonatos Ioduros
Ag2CO3 8,2x10-12 AgI 8,3x10-17
BaCO3 8,1x10-9 PbI2 7,1x10-9
CaCO3 8,7x10-9
Li2CO3 1,7x10-5 Sulfatos
NiCO3 6,6x10-9 Ag2SO4 1,6x10-5
ZnCO3 1,4x10-11 BaSO4 1,1x10-10
CaSO4 1,9x10-4
Cloruros PbSO4 1,6x10-8
AgCl 1,7x10-10
PbCl2 1,6x10-5 Sulfuros
TICl 1,9x10-4 Ag2S 2,0x10-49
CdS 7,8x10-27
Cromatos CuS 9x10-36
Ag2CrO4 2, 2x10-12 NiS 3x10-19
BaCrO4 2,4x1010 ZnS 1x10-21
Fluoruros Fosfatos
BaF2 1, 7x10-6 AgPO4 1,3x10-20
CaF2 4,0x1011 Ca(PO4)2 2,0x10-29
MgF2 6, 5x10-9 Zn3(PO4)2 9,1x10-39
PbF2 2,7x10-8
SrF2 2,8x10-9 Misceláneas
Pb (C2O4)2 2,7x10-11
Hidróxidos Ag SCN 1,2x10-12
Al (OH)3 2,0x10-32
Cd (OH) 2 5, 9x10-15
Ca (OH) 2 5, 5x10-5
Co (OH) 2 2, 0x10-16
Mg (OH) 2 1, 2x10-11
Predicción sobre precipitación
Es posible que el producto iónico sea menor que el producto se solubilidad, Kps Tales soluciones se dicen que son insaturadas, implicando que se agregue mas solido, se disolverá en la solución.
La situación opuesta, donde el producto iónico es mayor que el producto de solubilidad es una situación inestables de no equilibrio producido por un enfriamiento de una solución saturada; se dice que la solución esta supersaturada.
Efecto del ion común sobre solubilidad
Cu7ando el bromuro de plata se coloca en el agua ocurre el siguiente proceso
AgBr(s) ------Ag + Br
el numero de moles de AgBr que se disuelven es igual al número de moles reducidos y al número de moles del ion Br producido. Mientras todos los moles provengan exclusivamente del AgBr, la concentración de cualquiera de moles/litros es igual a la solubilidad del AgBr en moles/litro entonces la concentración expresa la solubilidad siempre y cuando todos los iones provengan de sal.
EQUILIBRIO DE IONES COMPLEJOS
Un ion complejo se puede definir como la especie formada por la unión de un positivo M y generalmente un metal de transición y capaz de aceptar uno o más electrones, con una especie neutra o cargada negativamente y capaz de poseer un par de electrones
Átomo central Ligandos
Ag + 2: NH3
Acido de Lewis base de Lewis
Kestab= Kf = [Ag (NH3)2] = 2,5x107
[Ag] x [NH3]2
Cuando mayor es la Kf, más estable es el complejo. Se debe tener en cuenta que la constante de estabilidad es la K para la reacción en donde el ion complejo aparece como el producto en el lodo derecho de la ecuación de equilibrio)
Sin embargo, los iones complejos son electrolitos débiles y como tales muestran tendencia a disociarse en sus componentes estableciéndose un equilibrio. Por ejemplo, el ion Ag (NH3)2 están en equilibrio con Ag y NH3
Ag (NH3)2------- Ag + 2HN3
Y la constante de equilibrio se denomina constante de disociación, Kd, o constante de inestabilidad Kinest.
Kd= [Ag] x [NH3]2= 1 = 1 = 4x10-8
[Ag (NH3)2] Kf 2,5x107
Evaluación de Kps y cálculo de la solubilidad
La solubilidad del AgCL en el agua a 10o es 6,2 x 10-6 mol/litro. Calcular el valor Kps para el AgCL.
La disociación da la cantidad correspondiente de cada ion:
AgCL(s) Ag+ + Cl-
Un mol de AgCl disuelto da un mol de iones Ag+ y un mol de iones Cl-. Por tanto en una solución saturada de AgCl, Ag+ = Cl- = 6,2 x 10-6 M, sustituyendo estos valores en la ecuación del producto de solubilidad.
Kps = Ag+ X Cl- = (6,2 X 10-6) (6,2 X 10-6) = 3,8 X 10-11 mol2/litro2
Aunque Kps tiene unidades (en este caso mol2/litro2) generalmente no se escriben.
El producto de solubilidad del bromuro de plata, AgBr, a 25oC es 5,0 X 10-13. Calcular la solubilidad (a) en moles/litro, (b) en gramos/litro. El peso molecular del AgBr es 188g/mol.
AgBr(S) Ag+ + Br –
Kps = Ag+ + Br - = 5,0 X 10-13
Los dos iones se producen en las mismas cantidades, de modo que
Ag+ + Br - = X = solubilidad molar
K_PS = X ∙ X = x^2 ∴ X = √(k_ps ) = √(5,0 x 〖10〗^(-13) )
= 7,1 x 〖10〗^(-7) M
Como el peso molecular del AgBr es 188, entonces, 7,1 X 10-7 moles es 7,1 X 10-7 moles 188g/mol ₧ 1,33 X 10-4g. la solubilidad es por tanto 1,33 X 10-4 g/litro.
Se prepara una solución saturada de la sal cloruro cuproso, CuCl. El producto de solubilidad Kps para la saes 3,0 x 10-7. Calcular la concentración de los iones cuprosos Cu+, en una solución saturada de CuCl.
El equilibrio para la solución saturada de CuCl es
CuCl(s)〖CuCl〗_((s)) ⇄ 〖Cu〗^+ + 〖Cu〗^-
K_ps = Cu+ + Cl-
En una solución saturada: Cu+ + Cl - = X
Kps = X . X = X2 = 3,0 x 10-7 : X =5,5 X 10-4 M = Cu+
La solubilidad del fluoruro de calcio, caF2, a 25o C es 2,1 x 10-4 moles/litro. Calcular Kps para este compuesto.
La disociación de la sal CaF2 produce
CaF2 (S) Ca2+ + 2F –
Si2,1 X 10-4 moles de CaF2 se disuelven en 1 litro de agua, entonces
Ca 2+ = 2,1 X 10-4 M F - = 2 X (2,1 X 10-4) = 4,2 X 10-4 M
Kps = Ca2+ + F - 2 = (2,1 x 10-4)2 (4,2 x 10-4)2 3,7 X 10-11
El producto de solubilidad Kps del Ag2 Cro4 es 1,9 x 10-12 a 25 o. calcular la solubilidad del Ag2Cro 4 en (a) moles/litro; (b) en gramos/litro. Peso molecular de Ag2 CrO4 ₧ 332 /mol.
Ag2 CrO4 (s) 2Ag+ + CrO4
Supongamos que x es el número de moles de Ag2CrO4 en una solución saturada, entonces de acuerdo con la estequiometria de la reacción se cumple
CrO4 = x (cada mol de Ag2CrO4 da 1 mol de iones CrO4)
Ag+ =2x (cada mol de Ag2 Cro4 da 2 moles de iones Ag+)
Sustituyendo en la ecuación de Kps
Kps Ag+2 x CrO4 (2x)2 (x) 1,9 x 10-12
4x3 1,9 x 10-12; x3 0,475 x 10-12
Para encontrar la solubilidad en gramos/litro se debe multiplicar por el peso molecular:
Gramos/litro 7,8 x 10-5 mol/litro x 332g/mol 0,026g/litro
El producto de solubilidad del iodado cúprico, Cu(IO3)2, es 7,4x 10-8. ¿Cuál es la solubilidad del Cu (IO3)2, (a) en mol/litro y (b) en gramo/litro? Peso molecular del Cu (IO3)2 413,28g/mol.
Cu(IO3)2 Cu2+ + 2IO3
Sea x = solubilidad del Cu (IO3)2 en mol/litro. Entonces Cu2+ = x y IO3 2 = 2x
Kps = Cu2+ x IO3 2 = x (2x)2 = 4x3 = 7,4 x 10-8
X3 1,85 x 10-8 18,5 x 10-9 y x
Para encontrar la solubilidad en gramos/litro se debe multiplicar el peso molecular; gramo/litro = 7,8 x 10-5 mol/litro x 332g/mol = 0,026g/litro.
La solubilidad molar del cromato de plata, Ag2CrO4, a 25oC es 7,8 x 10-5 M. determinar el producto de solubilidad.
La ecuación de solubilidad es
Ag2CrO4(s) 2Ag+ + CrO4
La cual indica por su estequiometria que un mol de Ag2CrO4 produce dos moles de iones Ag+ y mol de iones CrO4; se concluye entonces que cuando se disuelven 7,8 x 10-5 mol/litro de Ag2CrO4 la concentración de los iones será:
Ag+ = 2(7,8 x 10-5 m) = 1,56 x 10-4y CrO4 = 7,8 x 10-5
Kps = Ag+ 2 x CrO4 = (1,56 x 10-4)2 x 7,8 x 10-5 = 1,9 x 10-12
La concentración del ion Pb2+ en una solución saturada de PbBr2 es de 1,0 x 10- mol/litro. Calcular el producto de solubilidad del PbBr2
PbBr2(s) Pb2+ + 2Br-
La ecuación indica que Br- = 2Pb2+
Pb2+ = 1,0 x 10-1 mol/litro
Br- = 2 x 1,0 x 10-1 = 2,0 x 10-1 mol/litro
Kps= Pb2+ x Br- 2 = (1,0 x 10-1) (2,0 x 10-1)2 = 4,0 x 10-3
La concentración del ion Ag+ en una solución es de 2 x 10-2 mol/litro. Calcular la concentración mínima del ion Cl- para que el AgCl comience a precipitar. El producto de solubilidad Kps del AgCl a 25o C es 1,7 x 10-10
Si dos iones capaces de precipitar se combinan en una solución en concentraciones tales que el producto iónico sea mayor que su valor Kps ocurrirá precipitación. Usando este criterio se puede predecir cuándo precipitara AgCl
Kps = Ag+ x Cl-
Sustituyendo 1,7 x 10-10 = (2 x 10-2) x Cl-
De donde Cl- = 8,5 x 10-9 mol/litro
Por tanto, para que comience a precipitar AgCl la Cl- deberá ser mayor que 8,5 x 10-9 mol/litro, así se cumple el producto iónico > Kps
Para la sal Ag2CrO4 el valor Kps = 2,2 X 10-12. Decidir si habrá o no precipitación cuando se agregan 4 x 10-3 moles K2CrO4 en un litro de solución.
La reacción que ocurre al mezclar las dos sales es
2AgNO3 + K2 CrO4 2Ag2 CrO4 + aKNO3
Nos interesa es el cromato de plata que al disolverse da
Ag2CrO4 (s) 2Ag+ + Cr4
El producto iónico será = Ag+ 2 CrO4
De acuerdo con los datos del problema
Ag+ = AgNO3 = 4 x 10-3 y CrO4 = K2CrO4 = 3x 10-3
Sustituyendo en la ecuación del producto iónico, tenemos
Qpi = Ag+ 2 x CrO4 = (4 x 10-3)2 x 3 x 10-3 = 4,8 x 10-8
Como este valor es mayor que Kps 2,2 x 10-12, se concluye que si se formara precipitado de Ag2CrO4
Se agregan 0,01 mg de NaCl a 200ml de AgNO32 x 10-5 m. decidir si se formara o no un precipitado de AgCl. Kps para AgCl = 1,7 x 10-1 ; peso molecular del NaCl = 58,5g/mol.
Los iones Ag+ y Cl- provienen de las sales totalmente disociadas NaCl Na+ + Cl- y AgNO3 Ag+ + NO3
Luego
Ag+ = AgNO3 = 2 x 10-5 mol/litro
Y Cl- = NaCl = 0,00001 g/200ml = 0,00005 g/litro
= 5 x 10-5 g/litro x □(1/(58,5 g/mol)) = 0,85 x 10-6mol/litro
Producto iónico = Ag+ x Cl- = (2 x 10-5) (0,85 x 10-6) = 1,7 x 10-11
Este valor es menor que Kps para una solución saturada (1,7 x 10-10), por tanto no ocurre precipitación.
Cuando producto iónico
El hidróxido de magnesio, M(OH)2 tiene una constante Kps= 1,2 x 10-11 a 25oC. ¿Cuál es el pH de una solución saturada de Mg(OH)2ª esa temperatura?
El equilibrio es
Mg (OH)2(S) Mg2+ + 2OH-
Si x = solubilidad del Mg (OH)2 en mol/litro, entonces
Mg2+ = x y OH- = 2x
Kps = Mg2+ x OH- =x . (2x)2 = 4x3 = 1,2 x 10-11
X3 = 3 x 10-12
OH- = 2 x 1,45 x 10-4 = 2,90 x 10-4 mol/litro
POH = log 1/[OH-] = log1/(2,9 x 10)-4 = log10/(2,9 )= 4,0 – 0,46=3,54
PH = 14 – pOH = 14,00 – 3,54 = 10,46
Se agregan algunas gotas de una solución de AgNO3 a una gran cantidad de una solución de NaCl 0,05M y se forma un precipitado de AgCl. Calcular el Ag+ que queda en la solución si Kps para el AgCl vale 1,7 x 10-10.
NaCl Na+ + Cl-
0,05M 0,05 M AgCl
AgNO3 NO3 + Ag+
Inicialmente Cl- = 0,05 M por estar totalmente ionizado el NaCl. El ion Ag+ reacciona con el ion Cl- para formar AgCl en equilibrio
AgCl(S) Ag+Cl-
Por definición
Kps = Ag+ x Cl-
Por donde
Ag+ =Kps/[Cl-] =(1,7 x 10)/(5,0 x 10)-2-10= 3,4 x 10-9 mol/litro
Escribir las expresiones para las constantes de disociación, Kd, y dar sus valores para los siguientes iones complejos: (a) Zn(CN)42- , (b) Cd42- (c)Ni (NH3)62+
Para cada ion complejo se puede escribir una ecuación que muestra su tendencia a disociarse en sus componentes originales; los valores Kd se encuentran en la tabla 19.2:
Calcular las constantes de formación Kf, de los complejos del problema anterior y decidir cuál es el más estable y cuál es el menos estable.
La constante de formación o constante de estabilidad de un complejo es el inverso de su constante de disociación.
El complejo más estable es el de mayor constante de formación, 1 x 1017, o sea Zn (CN))_4^(2-); el menos estable es el de menor constante de formación, 2,5 x 102, es decir CdCl42-
Si se coloca un exceso de AgCl solido en un litro de NH3 acuoso 0,1M, ¿Que clases de equilibrios se presentan? ¿Cuáles son las expresiones de equilibrio?
AgCl (S)⇄ Ag+ + Cl- Kps = [A┤ ├ g^+ ] x [Cl^- ]
2NH3
Ag(NH3)_2^+ ⇄ Ag+ + 2 NH3
Kd= ([Ag^(+ ) ]+ [N┤)/[Ag (NH_(3) ) ]
Se ha preparado un litro de solución que contiene 0,0040 mol/litro de ion Ag+ y 2,00 mol/litro de NH3. Calcular el Ag+ libre en la solución en el equilibrio. Para Ag (NH3))_2^+ Kdvale 4 x 10-8.
Ag(NH3)2 Ag+ + 2NH3
Como el complejo Ag (NH3)_2^+ es muy estable, la mayor parte de la plata (0,0040 moles) estará formado el ion complejo. Como NH3esta en exceso, la mayor parte estará en forma libre en el equilibrio
(2,00 – 0,0080 = 1,992 ≅ 2,00 mol) ya que para formar el complejo se gastan solamente 0,0040 x 2 = 0,0080 moles.
[Ag┤(NH3)_2^+ ├ ┤] = 0,0040M; [NH_3 ]= 2,00M; [Ag^+ ]= x
Kd=(⌈Ag^+ ⌉ x [├ NH] ┤)/[Ag(NH_(3 ) )_2^+ ] =((X)(2.0)^2)/0,004 = 4,0 x 10-8
X = 4 x 10-11 mol/litro
Calcular la concentración del ion Cu2+ en una solución que es 0,20 M en CuSO4 y 2,80M en NH3. La constante de disociación, Kd, para el Cu (NH3)_4^(2+) es 2 x 10-13.
Cu (NH3)_4^(2+) ⇋ Cu2+ + 4NH3
El valor tan pequeño de la constante de disociación sugiere que prácticamente todo el ion cobre presente en la solución estará formando el complejo amoniacal Cu(NH3)_4^(2+) . Por tanto, Cu (NH3)_4^(2+) = 0,20 M. Entonces, NH3 = 2,80 – 4(0,20) = 2,00M. Cu2+ = x
Kd= (C )/Cu
Despejando x
X = Cu2+ = 2,5 x 10-15 mol/litro
Notase que este problema es semejante al anterior, excepto que aquí no se hizo la misma aproximación con HN3.
Problemas
1-Cual es la Kps del AgCl, si su solubilidad es de 1,9x10-3 g/l
AgCl-----------------------Ag + Cl
Ag 1 107.8682
Cl 1 35.453
Kps= [Ag] x [Cl]
[AgCl]
143.32
Solubilidad molar de AgCl= 1,9x10-3 = 1.32x10-5
143.32
2- Determinar la Kps del BaCO3 si la solubilidad de esta sal es de 7,1x10-5 g-mol/l.
Ba 1 137.33
C 1 12.011
BaCO3----------------------Ba + CO3
O 3 15.9994
Kps= [Ba] x [CO3]
[BaCO3]
Solubilidad molar de BaCO3= 7,1x10-5 g-mol/l.= 3.32x10-7
213.338
3- calcular la constante de del producto de solubilidad del PbSO4, cuya solubilidad es de 0.035 gramos por cada 100 cm3
Pb 1 207.2 g/mol
S 1 32.066g/mol
O 4 63.997g/mol
Kps= [Pb] x [SO4]
[PbSO4]
Solubilidad molar de PbSO4= 3.3x10-2mol/l.= 1.08x10-4
303.263g/mol
4- cuál es la Kps del cromato de plata Ag2CrO4 si su solubilidad es de 0.022 g/mol
Ag 2 215.736
Cr 1 51.996
O 4 63.997g/mo
Kps= [Ag] x [CrO4]
[AgCrO4]
Solubilidad molar de AgCrO4= 2.2x10-2-mol/l.= 6.6x10-6
331.729
5-Calcular la Kps del Mg (OH)2 se esta base tiene una solubilidad de 1,3x10-4 g-mol
Mg 1 24.305
O 2 31.9988
H 2 2.0158g/mol
Kps= [Mg] x [OH2]
[MgOH2]
Solubilidad molar de Mg (OH2)= 1,3x10-4 g-mol/l.= 2.2x10-6
58.31g/mol
6-calcular la concentración total de iones de estroncio [Sr] y de iones flúor [F] en una solución de SrF cuya Kps es 7.9x10-10
Sr 40.078
F 18.998
SrF---------------Sr + F
Kps= [Sr] x [F]
[SrF]
Solubilidad molar de SrF= 7.9x10-10g-mol/l.= 1.33x10-11
59.076g/mol
7- cuál es la Kps del BaCO3 cuya solubilidad es de 7.1x10-5 g-mol
Ba 1 137.33
C 1 12.011
O 3 47.998
Kps= [Ba] x [CO3]
[BaCO3]
Solubilidad molar de BaCO3= 7,1x10-5 g-mol/l.= 3.5x10-7
197.33
8- calcular la Kps del BaCrO4, de solubilidad es de 2.3x10-3 gramos por litro.
Ba 1 137.333
Cr 1 12.011
O 4 63.9976
BaCrO4------------ Ba + CrO4
Kps= [Ba] x [CO4]
[BaCO4]
Solubilidad molar de BaCO4= 2.3x10-3 g-mol/l.= 1.07x10-5
213.34
Mg 1 24.305
C 1 12.011
O 3 47.9982
9- calcular la Kps del MgCO3 de solubilidad 4,3x101 g/l
Kps= [Mg] x [CO3]
[MgCo3]
Solubilidad molar de MgCO3= 4,3x101 g-mol/l.= 5x10-3
84.3142g/mol
10- calcular la Kps del Sn (OH)2 cuya solubilidad es de 3,5x10-7 g/l
Sn 1 118.710g/mol
O 2 31.9988
H 2 2.0158g/mol
Sn (OH)2-------------Sn + OH2
Kps= [Sn] x [OH2]
[SnOH2]
Solubilidad molar de Sn (OH)2= 3,5x10-7 g-mol/l.= 2.3x10-9
152.72
11- cuál es la Kps del Hg2Br2 si su solubilidad es de 1,32x10-5gramos por litro
Hg2Br2------------------------------Hg + 2Br
Hg 1 200.59
Br 2 159.808
Kps= [Hg] x [Br]
[HgBr]
Solubilidad molar de HgBr= 1,32x10-5 g-mol/l.= 3.6x10-8
360.398
12- Calcular la concentración de iones de [Pb] y de iones de [Cl] en una solución dePbCl2 cuya Kps= 2,4x10-4
Pb 1 207.2
Cl 2 70.906
PbCl2---------------Pb + Cl2
Kps= [Pb] x [Cl2]
[PbCl2]
Solubilidad molar de PbCl2= 2,4x10-4 g-mol/l.= 8.6x10-7
278.10
13- calcular la concentración de iones de plata y de iones cromato en una solución de AgCrO4 cuya Kps= 1,1x10-12
Ag 1 107.8682
Cr 1 51.9961
O 4 63.9976Kps= [Ag] x [CrO4]
[AgCrO4]
Solubilidad molar de AgCrO4= 1,1x10-12g-mol/l.= 4.9x10-15
223.86g/mol
martes, 22 de junio de 2010
Producto de solubilidad y equilibrio en iones complejos
Producto de solubilidad y equilibrio en iones complejos
Producto iónico y productos de solubilidad
Los sistemas en equilibrio se pueden dividir en dos categorías: equilibrio homogéneo donde están las reaccionantes y productos están en la misma fase y equilibrio heterogéneo, donde esta presente mas de una fase (sólido, líquido o gas); por ejemplo, una solución saturada de cloruro de plata que contiene Agul sólido. En este caso, el precipitado de Agul está en contacto con el líquido flotante el cual está saturado con los iones del precipitado, Ag+ y CL-. La ecuación de equilibrio es
AgCl(s)=Ag+(en solución)+CL-(en solución)
El símbolo (S) designa a un sólido. En la superficie del precipitado, los iones Ag+ y CL- está en constantemente viajando hacia la solución y volviéndose a precipitar puesto que este es un proceso en equilibrio, que se puede aplicar la expresión de equilibrio por ejemplo:
Keq=(Ag+)x(CL-)
(AgCl(s))
A diferencia del equilibrio homogéneo, la adición más AgCl sólido no causa cambio alguno en la concentración de los iones plata en solución. El término AgCl(s) es una constante porque la concentración de cualquier compuesto en el estado sólido es independiente de la cantidad de sólido presente. Entonces, la ecuación se puede simplificar si se combinan las dos constantes:
(Ag+)x(CL-)=Keq X (AgCl(s))=Kps
Cuando la constante Kps se escribe en esta forma, incluyendo solamente el producto de las concentraciones de los iones, se denomina “ Constante del producto de solubilidad” y su valor es constante a una temperatura dada.
Para
PbF2=Pb2+ + 2f- Kps=(Pb2+) X (F-)
Y
Ag2CrO4=2Ag+ + CrO4 Kps=(Ag+)2 X (CrO4)
El producto iónico de una sustancia, Qpi, es el producto de las concentraciones de los iones presentes en el compuesto, cada una elevada a una potencia igual a su coeficiente en la fórmula de la sustancia. Así por ejemplo, para NaNO3 (relación de los iones 1:1), el producto iónico Qpi = ( Na +) x (NO3-); para K2So4 (la relación de los iones 2:1), el producto iónico Qpi=(K+)2 X (SO-4).
USOS DEL PRODUCTO DE SOLUBILIDAD
Cálculo de la solubilidad
La tabla 19.1 da los valores Kps medidos experimentalmente para algunos precipitados comunes, los cuales se pueden usar para calcular la solubilidad en gramos/litros o en moles/litros.
Tabla 19.1
CONSTANTE DEL PRODUCTO SOLUBILIDAD Kps a 25ºC
Bromuros Yodatos
AgBr 5,0x10-13 AgIO3 3,0x10-8
CuBr 4,9x10-9 Cu (IO3)2 7,4x10-8
Carbonatos Ioduros
Ag2CO3 8,2x10-12 AgI 8,3x10-17
BaCO3 8,1x10-9 PbI2 7,1x10-9
CaCO3 8,7x10-9
Li2CO3 1,7x10-5 Sulfatos
NiCO3 6,6x10-9 Ag2SO4 1,6x10-5
ZnCO3 1,4x10-11 BaSO4 1,1x10-10
CaSO4 1,9x10-4
PbSO4 1,6x10-8
Cloruros
AgCl 1,7x10-10
PbCL2 1,6x10-5 Sulfuros
TiCl 1,9x10-4 Ag2S 2,0x10-49
CdS 7,8x10-27
Cromatos CuS 9x10-36
Ag2CrO4 2,2x10-12 NiS 3x10-19
BaCrO4 2,4x10-10 ZnS 1x10-21
Fluoruros Fosfatos
BaF2 1,7x10-6 Ag3PO4 1,3x10-20
CaF2 4,0x10-11 Ca3(PO4)2 2,0x10-29
MgF2 6,5x10-9 Zn3(PO4)2 9,1X10-33
PbF2 2,7x10-8
SrF2 2,8x10-9 Misceláneas
Pb(C2O4)2 2,7X10-11
Hidróxidos AgSCN 1,2x10-12
Al(OH)3 2,0x10-32
Cd(OH)2 5,9X10-15
Ca(OH)2 5,5X10-5
Co(OH)2 2,0x10-16
Mg(OH)2 1,2x10-11
PREDICCIÓN SOBRE PRECIPITACIÓN
Es posible que el producto iónico sea menor que el producto de solubilidad, Kps Tales soluciones se dicen que son insaturadas, implicando que si se agrega más sólido, se disolverá en la solución.
La solución opuesta, donde el producto iónico es mayor que el producto de solubilidad, es una situación inestable de no-equilibrio, producida generalmente por un enfriamiento cuidadoso de una solución saturada; se dice que la solución está supersaturada.
En general,
Si Qpi
Si Qpi=Kps la solución está saturada y el sistema está en equilibrio con composición constante.
Si Qpi>Kps ocurrirá precipitación; la solución está supersaturada y el sólido cristalizará hasta que Qpi=Kps.
Una sal soluble es una que tiene un valor Kps muy grande (mayor que uno) mientras que una sal insoluble tiene un valor Kps muy pequeño, generalmente entre 10-3 y 10-53.
EFECTO DEL ION COMÚN SOBRE LA SOLUBILIDAD
Cuando el bromuro de plata se coloca en el agua, ocurre el siguiente proceso:
AgBr(s) = Ag+ +Br-
El número de moles de AgBr que se disuelve es igual al número de moles del ion Ag+ producido y al número de moles del ion Br- producido. Mientras todos los iones Ag+ o Br- provengan exclusivamente del AgBr, la concentración de cualquiera de los dos iones en moles/litros es igual a la solubilidad de AgBr en moles/litros; entonces la concentración iónica expresa la solubilidad siempre y cuando todos los iones provengan de la sal.
Si se introduce en la solución en equilibrio un ion bromuro en la forma de una sal de bromuro soluble, el principio de Le Chatelier predice un desplazamiento hacia la izquierda con una correspondiente reducción en la concentración de Ag+. Es decir que la solubilidad del AgBr en una solución que contiene Br- de otra fuente es menor que su solubilidad en el agua. Esto se conoce con el nombre de efecto del ion común y consiste en que la solubilidad de una sustancia poco soluble se reduce cuando se introduce un ion común (ya presente en el soluto) de otra fuente.
Aunque Kps siempre tiene unidades, generalmente se omite.
EQUILIBRIO DE IONES COMPLEJOS
Un ion complejo se puede definir como la especie formada por la unión de un ion metálico positivo, Mx+, generalmente un metal de transición y capaz de aceptar uno o más pares de electrones, con una especie neutra o cargada negativamente y capaz de donar uno o más pares de electrones. El enlace formado por esta interacción es un enlace covalente coordinado. La fórmula del ion complejo es MLn, donde M es el átomo central, L es el ligando o grupo donador de electrones, n es el número de coordinación de M; usualmente 2, 4 ó 6 y presenta el número de ligados unidos al ion metálico central. La carga resultante sobre el complejo es igual a la suma algebraica de las cargas del ion metálico y las cargas de los ligadnos. El complejo recibe también el nombre de complejo de coordinación o compuesto complejo.
Así por ejemplo, se puede considerar al ion complejo, (Ag(NH3)2)+, como el resultado de la interacción de: Nh3 (que actúa como una base de Lewis al donar un par de electrones) con el ion central Ag+ (que actúa como un ácido de Lewis); el átomo central, Ag, forma así dos enlaces covalentes coordinados al formarse el ion (H3N:Ag:NH3)+ y abreviado como (Ag(NH3)2)+ Ó Ag(NH3)2+, el cúal está en equilibrio con Ag+ acuoso y Nh3 acuoso según la reacción siguiente:
Átomo central Ligados Ion complejo
Ag+ + 2:NH3 = Ag(NH3)2+
Ácido de Lewis base de Lewis
Tal como ocurre con cualquier otra reacción, existe una constante de equilibrio asociada con este proceso y que se conoce como constante de estabilidad o constante de formación para el ion Ag(NH3)2+,
K estab=Kf=(Ag(NH3)+2) = 2,5x10 a la 7.
(Ag+)x(NH392
Este valor alto de la constante de estabilidad nos está diciendo que el equilibrio está a favor de la formación del ion complejo.
Cuanto mayor es el valor de Kf, más estable es el complejo. Se debe tener en cuenta que la constante de estabilidad es la K para la reacción en donde el ion complejo aparece como el producto (en el lado derecho de la ecuación de equilibrio).
Sin embargo, los iones complejos son electrolitos débiles y como tales muestran tendencias a disociarse en sus componentes, estableciéndose un equilibrio. Por ejemplo, el ion Ag(NH3)2+, está en equilibrio con Ag+ y Nh3.
Ag(NH3)+2=Ag+ 2HN3.
Y la constante de equilibrio se denomina constante de disociación, Kd, o constante de inestabilidad, K inest.
Kd=(Ag+)x(NH3)2= 1 = 1 =4x10-8
[Ag(NH3)+2] Kf 2,5x10 a la 7
Tabla 19.2
CONSTANTES DE DISOCIACIÓN PARA VARIOS IONES COMPLEJOS A 25º C
Equilibrio Constante
ML2 Kd
AgCL2-=Ag+ 2 Cl- 1x10-6
Ag(NH3)+2=Ag+ 2NH3 4x10-8
Ag(SCN)2=Ag+2SCN- 1X10-10
Ag(S2O3)2=Ag+2S2O3- 1x10-13
Ag(CN)2-=Ag + 2CN- 1X10-21
CuCl-=Cu+2Cl- 3x10-6
Cu(NH3)=Cu+2NH3 1x10-7
ML4
CdCl4=Cd2+ + 4Cl- 4x10-3
Cd(NH3)4+=Cd2 + 4NH3 1X10-7
Cd(CN)4=Cd2+ + 4Cn- 1x10-19
Cu(NH3)4=Cu2+ + 4NH3 2X10-13
Cu(CN)4=Cu2+ + 4 CN- 1X10-25
Ni(CN)4=Ni2+ + 4cn- 1x10-14
PdCl4=Pd2+ + 4Cl- 1x10-13
Zn(NH3)4=Zn2+ + 4NH3 3x10-10
Zn(OH)4=Zn2+ + 4 OH- 3x10-16
Zn (CN)4=Zn2+ + 4 CN- 1x10-17
ML6
Cr(OH)6=Cr3+ + 6OH- 1x10-38
Co(NH3)6=Co3+ + 6 NH3 1X10-35
Co(CN)6=Co3+ + 6 CN- 1X10-64
Fe(CN)6=Fe3+ + 6 CN- 1X10-31
Ni(NH3)6=Ni2+ + 6 NH3 2X10-9
Obsérvese que la constante de disociación es el inverso de la constante de formación. El valor tan pequeño de Kd indica que existe muy poca tendencia del ion Ag(NH3)2+ a disociarse. Obsérvese también la analogía de Kd con la constante de ionización, Ka, de un ácido débil.
La constante de disociación se usa para calcular las concentraciones de los iones o moléculas en solución. En la tabla 19.2 aparecen algunas de las constantes de disociación más comunes. En el capítulo 24 se estudiará la nomenclatura y geometría de los complejos de coordinación.
Problemas
a) Kps=?
BaSO4
Ba SO4--------------------Ba++ + SO4
1x10-10 gión/l -----------------------------1x10-5 gión 1x10-5 gión/l.
9,85x10-6
1,0x10-5
Solubilidad mola: 2,3x10-13 S=2,3x10-3 gión/l
233,40 gión/l
[Ba]=1,x10-5 gión/l
Ba 1 137,34 gión/l
S 1 32,064 gión/l
O 4 5,9994 gión/l
233,40 gión/l
b) Kps=? [PbI2]----------[Pb] + I2
sol=6,1x10-1 gión/l Kps=[Pb][I]2
[PbI2]
Sol molar= 6,1x10-1 gión/l
461,8 gión/l
Pb 1 207,19 gión/l
I 2 126,9 gión/l
461,8 gión/l
Pb=1,32x10-3
I2=[2(1,32x10-3)]2
Kps=6,96x10-6
c) Calcule la concentración total de iones cadrio Cd++ y de iones didroxido OH con una solución de Cd (OH)2 cuya Kps=1,24x10-14
Cd(OH)2-----------------Cd++ + 2 OH-
Kps=[Cd++] x [OH-]2
X=[Cd++] y 2x = [OH-]
[CD++]x[OH-]2=x x (2x)2=1,2x10-14
4x3=1,2x10-14
X3=3x10-15
X=3x10-15 =1,45x10-5
[Cd++]=1,45x10-5 gión/l
[OH-]=2 (1,45x10-5)=2,9x10 a la 5 gión/l.
1-¿Cuál es la Kps del AgCL, si su solubilidad es de 1,9x10-3 gión/l?
AgCl-----------------Ag+ + Cl
Kps=(Ag)(Cl)
(AgCl) Solubilidad=1,9x10-3
Ag 1 107,87
Cl 1 35,45
143,32
Solubilidad 1,9x10-3
143,32
Ag=1,30x10-3 gión/l
Cl=1326 g/l
AgCl=(1,32 x10-3 g/l) (1,326 g/l)
AgCl=1,74x10-10
2- Determinar el Kps del BaCO3 si la solubilidad de esta sales de 7,1x10-5 g/mol/l.
BaCO3--------------------------Ba+ CO3
Ba 1 137,34
C 1 12,011
O 3 15,999
-137,34
-1201
-47,9982
________
197,34
Ba++ 3,59x10-7 gión/mol y la de 3.59x10-7 g/mol y o sera 3x3.59x10-7
Kps=[Ba-] x [CO3-]=(3,59x10-7)(3,59x10-7 gión/l)
Li077x10-6 g/mol3
Kps=7,18x10-7 1, 28 x10-13
= 5x10-9
3- Calcular la constante del producto de solubilidad del Pb So4, cuya solubilidad es de 0,0035 gramos por cada 100 cm 3.
Pb=I=207,98 1,6x10-6 solubilidad
S=1 =32,064 solubilidad 0,035
O=4 =63,996 303,25
=1,15x10-4 g/l.
=1,3x10-8
4-¿Cuál es la Kps del comato de plata, Ag2 Cr O4 si su solubilidad es de 0,022 g/mol?
Masa molecular Ag 2 Cr O4
Ag 2 107,87 215
Cr 1 51,996 51,996
O 4 15,999 631,996
=331 732
Su solubilidad =6,63x10-5 g/mol.
[pb+4]=6,63x10-5 y [cr04]=6,63x10-5 g/l.
Kps=[Pb++]x[CrO4]=[(6,63x10-5)2 x (6,63x10-5)]
=1,15x10-12
5-Calcular la Kps del Mg (OH)2 si esta base tiene una solubilidad de 1,3x10-4 gión/l
Mg(OH)2=Mg ++ + 2OH
Kps=(1,3x10-4g/mol) x 2 (1,3x10-4 g/mol)2
Kps=8,8x10-12
6-Calcular la concentración total de iones estoncio [Sr++] y de iones flúor [F-] en una solución de Sr F2 cuya Kps =7,9x10-10.
Sr------------(Sr++)+2(F-)
Kps=[Sr++]x2 [F-]
X=[Sr++]
X3=raíz de 1,975x10-10
X=5,82x10-4.
7- La solubilidad del AgCl en el agua a 10º es 6,2x10-6 mol/litro. Calcular el valor Kps para el AgCl.
La disociación de la cantidad correspondiente de cada ion:
AgCl(s)--------Ag+ + Cl-
Un mol de AgCl disuelto da un mol de iones Ag+ y un mol de iones Cl-. Por tanto en una solución saturada de AgCl, [Ag+]=[Cl-]=6,2x10-6 M. Sustituyendo estos valores en la ecuación de producto de solubilidad Kps=[Ag+]x[Cl-]=(6,2x10-6)(6,2x10-6)=3,8x10-11 mol/l2.
8- El producto de solubilidad del bromuro de plata, AgBr, a 25ºC es 5,0x10-13. Calcular la solubilidad(a) en moles/litro, b)en gramos/litro. El peso molecular del AgBr es 188g/mol.
AgBr(s)----Ag+ + Br-
Kps=[Ag+]x[Br-]=5,0x10-13
A)[Ag+]=[Br-]=x=solubilidad molar
Kps=x•x=x2 x= raíz de Kps = raíz de 5,0x10 -13=7,1x10-7 M
b)Como el peso molecular del AgBr es 188, entonces 7,1x10-7 moles es 7,1x10-7 moles x188 g/mol=1,33x10-4g. la solubilidad es por tanto 1,33x10-4 g/litro.
9- Se prepara una solución saturada de la sal cloruro cupuroso, CuCl. El producto de solubilidad Kps para la sal es 3,0x10-7. Calcular la concentración de los iones cupurosos, Cu+, en una solución saturada de CuCl.
CuCl(s)-----Cu+ + Cl-
Kps=[Cu +] x [Cl-]
En una solución saturada:[Cu+]=[Cl-]=x
Kps=x•x=x2=3,0x10-7 x=5,5x10-4M=[Cu+]
10- La solubilidad del floruro de calcio, CaF2, a 25º C es 2,1x10-4 moles/litro. Calcular Kps para este compuesto.
CaF2(s)------------Ca2+ + 2F-
Si 2,1x10-4 moles de CaF2 se disuelven en 1 litro de agua, entonces
[Ca2+]=2,1x10-4M; [F-]=2x(2,1x10-4)=4,2x10-4M
Kps=[Ca2+]x[F-]2=(2,1x10-4)(4,2x10-4)2=3,7x10-11.
11-El producto de solubilidad de iodato cúprico, Cu(Io3)2, es 7,4x10-8.¿Cuál es la solubilidad del Cu(IO3)2: A)en mol/litro y b) en gramo/litro? Peso molecular del Cu(Io3)=413,28g/mol.
Cu(Io3)2---------Cu2+ + 2IO-
a)[Cu2+]=xy[Io3]=2x
Kps=[Cu2+]x[IO3-]2=X (2X)2=4X3=7,4X10-8
X3=1,85X10-8=18,5X10-9 Y X=RAIZ DE =18,5X10-9=2,65X10-3 MOL/LITRO.
d) para encontrar la solubilidad en gramos/litros se debe multiplicar el peso molecular: gramo/litro=7,8x10-5mol/litrox332g/mol=0,026g/litro.
12-La solubilidad molar del cromato de plata Ag2CrO4, A 25 ºC es 7,8x10-5 M. Determinar el producto de solubilidad.
AgCrO4(s)-------2Ag+ + Cr4
Ag+]=2(7,8x10-5M)=1,56x10-4 y [CrO4]=7,8x10-5M
Kps=[Ag+]2x[Cro4]=(1,56x10-4)2 x 7,8x10-5=1,9x10-1
13- La concentración del ion Pb2+ en una solución saturada de PbBr2 es de 1,0x10-1 mol/litro. Calcular el producto de solubilidad del PbBr2.
PbBr2(s)----------Pb2+ + 2 Br-
[Br-]=[2pb2+]
[Pb2+]=1,0x10-1 mol/litro.
[Br-]=2x1,0x10-1=2,0x10-1 mol/litro.
Kps=[Pb2+]x[Br-]2=(1,0x10-1)(2,0x10-1)2=4,0x10-3.
Producto iónico y productos de solubilidad
Los sistemas en equilibrio se pueden dividir en dos categorías: equilibrio homogéneo donde están las reaccionantes y productos están en la misma fase y equilibrio heterogéneo, donde esta presente mas de una fase (sólido, líquido o gas); por ejemplo, una solución saturada de cloruro de plata que contiene Agul sólido. En este caso, el precipitado de Agul está en contacto con el líquido flotante el cual está saturado con los iones del precipitado, Ag+ y CL-. La ecuación de equilibrio es
AgCl(s)=Ag+(en solución)+CL-(en solución)
El símbolo (S) designa a un sólido. En la superficie del precipitado, los iones Ag+ y CL- está en constantemente viajando hacia la solución y volviéndose a precipitar puesto que este es un proceso en equilibrio, que se puede aplicar la expresión de equilibrio por ejemplo:
Keq=(Ag+)x(CL-)
(AgCl(s))
A diferencia del equilibrio homogéneo, la adición más AgCl sólido no causa cambio alguno en la concentración de los iones plata en solución. El término AgCl(s) es una constante porque la concentración de cualquier compuesto en el estado sólido es independiente de la cantidad de sólido presente. Entonces, la ecuación se puede simplificar si se combinan las dos constantes:
(Ag+)x(CL-)=Keq X (AgCl(s))=Kps
Cuando la constante Kps se escribe en esta forma, incluyendo solamente el producto de las concentraciones de los iones, se denomina “ Constante del producto de solubilidad” y su valor es constante a una temperatura dada.
Para
PbF2=Pb2+ + 2f- Kps=(Pb2+) X (F-)
Y
Ag2CrO4=2Ag+ + CrO4 Kps=(Ag+)2 X (CrO4)
El producto iónico de una sustancia, Qpi, es el producto de las concentraciones de los iones presentes en el compuesto, cada una elevada a una potencia igual a su coeficiente en la fórmula de la sustancia. Así por ejemplo, para NaNO3 (relación de los iones 1:1), el producto iónico Qpi = ( Na +) x (NO3-); para K2So4 (la relación de los iones 2:1), el producto iónico Qpi=(K+)2 X (SO-4).
USOS DEL PRODUCTO DE SOLUBILIDAD
Cálculo de la solubilidad
La tabla 19.1 da los valores Kps medidos experimentalmente para algunos precipitados comunes, los cuales se pueden usar para calcular la solubilidad en gramos/litros o en moles/litros.
Tabla 19.1
CONSTANTE DEL PRODUCTO SOLUBILIDAD Kps a 25ºC
Bromuros Yodatos
AgBr 5,0x10-13 AgIO3 3,0x10-8
CuBr 4,9x10-9 Cu (IO3)2 7,4x10-8
Carbonatos Ioduros
Ag2CO3 8,2x10-12 AgI 8,3x10-17
BaCO3 8,1x10-9 PbI2 7,1x10-9
CaCO3 8,7x10-9
Li2CO3 1,7x10-5 Sulfatos
NiCO3 6,6x10-9 Ag2SO4 1,6x10-5
ZnCO3 1,4x10-11 BaSO4 1,1x10-10
CaSO4 1,9x10-4
PbSO4 1,6x10-8
Cloruros
AgCl 1,7x10-10
PbCL2 1,6x10-5 Sulfuros
TiCl 1,9x10-4 Ag2S 2,0x10-49
CdS 7,8x10-27
Cromatos CuS 9x10-36
Ag2CrO4 2,2x10-12 NiS 3x10-19
BaCrO4 2,4x10-10 ZnS 1x10-21
Fluoruros Fosfatos
BaF2 1,7x10-6 Ag3PO4 1,3x10-20
CaF2 4,0x10-11 Ca3(PO4)2 2,0x10-29
MgF2 6,5x10-9 Zn3(PO4)2 9,1X10-33
PbF2 2,7x10-8
SrF2 2,8x10-9 Misceláneas
Pb(C2O4)2 2,7X10-11
Hidróxidos AgSCN 1,2x10-12
Al(OH)3 2,0x10-32
Cd(OH)2 5,9X10-15
Ca(OH)2 5,5X10-5
Co(OH)2 2,0x10-16
Mg(OH)2 1,2x10-11
PREDICCIÓN SOBRE PRECIPITACIÓN
Es posible que el producto iónico sea menor que el producto de solubilidad, Kps Tales soluciones se dicen que son insaturadas, implicando que si se agrega más sólido, se disolverá en la solución.
La solución opuesta, donde el producto iónico es mayor que el producto de solubilidad, es una situación inestable de no-equilibrio, producida generalmente por un enfriamiento cuidadoso de una solución saturada; se dice que la solución está supersaturada.
En general,
Si Qpi
Si Qpi=Kps la solución está saturada y el sistema está en equilibrio con composición constante.
Si Qpi>Kps ocurrirá precipitación; la solución está supersaturada y el sólido cristalizará hasta que Qpi=Kps.
Una sal soluble es una que tiene un valor Kps muy grande (mayor que uno) mientras que una sal insoluble tiene un valor Kps muy pequeño, generalmente entre 10-3 y 10-53.
EFECTO DEL ION COMÚN SOBRE LA SOLUBILIDAD
Cuando el bromuro de plata se coloca en el agua, ocurre el siguiente proceso:
AgBr(s) = Ag+ +Br-
El número de moles de AgBr que se disuelve es igual al número de moles del ion Ag+ producido y al número de moles del ion Br- producido. Mientras todos los iones Ag+ o Br- provengan exclusivamente del AgBr, la concentración de cualquiera de los dos iones en moles/litros es igual a la solubilidad de AgBr en moles/litros; entonces la concentración iónica expresa la solubilidad siempre y cuando todos los iones provengan de la sal.
Si se introduce en la solución en equilibrio un ion bromuro en la forma de una sal de bromuro soluble, el principio de Le Chatelier predice un desplazamiento hacia la izquierda con una correspondiente reducción en la concentración de Ag+. Es decir que la solubilidad del AgBr en una solución que contiene Br- de otra fuente es menor que su solubilidad en el agua. Esto se conoce con el nombre de efecto del ion común y consiste en que la solubilidad de una sustancia poco soluble se reduce cuando se introduce un ion común (ya presente en el soluto) de otra fuente.
Aunque Kps siempre tiene unidades, generalmente se omite.
EQUILIBRIO DE IONES COMPLEJOS
Un ion complejo se puede definir como la especie formada por la unión de un ion metálico positivo, Mx+, generalmente un metal de transición y capaz de aceptar uno o más pares de electrones, con una especie neutra o cargada negativamente y capaz de donar uno o más pares de electrones. El enlace formado por esta interacción es un enlace covalente coordinado. La fórmula del ion complejo es MLn, donde M es el átomo central, L es el ligando o grupo donador de electrones, n es el número de coordinación de M; usualmente 2, 4 ó 6 y presenta el número de ligados unidos al ion metálico central. La carga resultante sobre el complejo es igual a la suma algebraica de las cargas del ion metálico y las cargas de los ligadnos. El complejo recibe también el nombre de complejo de coordinación o compuesto complejo.
Así por ejemplo, se puede considerar al ion complejo, (Ag(NH3)2)+, como el resultado de la interacción de: Nh3 (que actúa como una base de Lewis al donar un par de electrones) con el ion central Ag+ (que actúa como un ácido de Lewis); el átomo central, Ag, forma así dos enlaces covalentes coordinados al formarse el ion (H3N:Ag:NH3)+ y abreviado como (Ag(NH3)2)+ Ó Ag(NH3)2+, el cúal está en equilibrio con Ag+ acuoso y Nh3 acuoso según la reacción siguiente:
Átomo central Ligados Ion complejo
Ag+ + 2:NH3 = Ag(NH3)2+
Ácido de Lewis base de Lewis
Tal como ocurre con cualquier otra reacción, existe una constante de equilibrio asociada con este proceso y que se conoce como constante de estabilidad o constante de formación para el ion Ag(NH3)2+,
K estab=Kf=(Ag(NH3)+2) = 2,5x10 a la 7.
(Ag+)x(NH392
Este valor alto de la constante de estabilidad nos está diciendo que el equilibrio está a favor de la formación del ion complejo.
Cuanto mayor es el valor de Kf, más estable es el complejo. Se debe tener en cuenta que la constante de estabilidad es la K para la reacción en donde el ion complejo aparece como el producto (en el lado derecho de la ecuación de equilibrio).
Sin embargo, los iones complejos son electrolitos débiles y como tales muestran tendencias a disociarse en sus componentes, estableciéndose un equilibrio. Por ejemplo, el ion Ag(NH3)2+, está en equilibrio con Ag+ y Nh3.
Ag(NH3)+2=Ag+ 2HN3.
Y la constante de equilibrio se denomina constante de disociación, Kd, o constante de inestabilidad, K inest.
Kd=(Ag+)x(NH3)2= 1 = 1 =4x10-8
[Ag(NH3)+2] Kf 2,5x10 a la 7
Tabla 19.2
CONSTANTES DE DISOCIACIÓN PARA VARIOS IONES COMPLEJOS A 25º C
Equilibrio Constante
ML2 Kd
AgCL2-=Ag+ 2 Cl- 1x10-6
Ag(NH3)+2=Ag+ 2NH3 4x10-8
Ag(SCN)2=Ag+2SCN- 1X10-10
Ag(S2O3)2=Ag+2S2O3- 1x10-13
Ag(CN)2-=Ag + 2CN- 1X10-21
CuCl-=Cu+2Cl- 3x10-6
Cu(NH3)=Cu+2NH3 1x10-7
ML4
CdCl4=Cd2+ + 4Cl- 4x10-3
Cd(NH3)4+=Cd2 + 4NH3 1X10-7
Cd(CN)4=Cd2+ + 4Cn- 1x10-19
Cu(NH3)4=Cu2+ + 4NH3 2X10-13
Cu(CN)4=Cu2+ + 4 CN- 1X10-25
Ni(CN)4=Ni2+ + 4cn- 1x10-14
PdCl4=Pd2+ + 4Cl- 1x10-13
Zn(NH3)4=Zn2+ + 4NH3 3x10-10
Zn(OH)4=Zn2+ + 4 OH- 3x10-16
Zn (CN)4=Zn2+ + 4 CN- 1x10-17
ML6
Cr(OH)6=Cr3+ + 6OH- 1x10-38
Co(NH3)6=Co3+ + 6 NH3 1X10-35
Co(CN)6=Co3+ + 6 CN- 1X10-64
Fe(CN)6=Fe3+ + 6 CN- 1X10-31
Ni(NH3)6=Ni2+ + 6 NH3 2X10-9
Obsérvese que la constante de disociación es el inverso de la constante de formación. El valor tan pequeño de Kd indica que existe muy poca tendencia del ion Ag(NH3)2+ a disociarse. Obsérvese también la analogía de Kd con la constante de ionización, Ka, de un ácido débil.
La constante de disociación se usa para calcular las concentraciones de los iones o moléculas en solución. En la tabla 19.2 aparecen algunas de las constantes de disociación más comunes. En el capítulo 24 se estudiará la nomenclatura y geometría de los complejos de coordinación.
Problemas
a) Kps=?
BaSO4
Ba SO4--------------------Ba++ + SO4
1x10-10 gión/l -----------------------------1x10-5 gión 1x10-5 gión/l.
9,85x10-6
1,0x10-5
Solubilidad mola: 2,3x10-13 S=2,3x10-3 gión/l
233,40 gión/l
[Ba]=1,x10-5 gión/l
Ba 1 137,34 gión/l
S 1 32,064 gión/l
O 4 5,9994 gión/l
233,40 gión/l
b) Kps=? [PbI2]----------[Pb] + I2
sol=6,1x10-1 gión/l Kps=[Pb][I]2
[PbI2]
Sol molar= 6,1x10-1 gión/l
461,8 gión/l
Pb 1 207,19 gión/l
I 2 126,9 gión/l
461,8 gión/l
Pb=1,32x10-3
I2=[2(1,32x10-3)]2
Kps=6,96x10-6
c) Calcule la concentración total de iones cadrio Cd++ y de iones didroxido OH con una solución de Cd (OH)2 cuya Kps=1,24x10-14
Cd(OH)2-----------------Cd++ + 2 OH-
Kps=[Cd++] x [OH-]2
X=[Cd++] y 2x = [OH-]
[CD++]x[OH-]2=x x (2x)2=1,2x10-14
4x3=1,2x10-14
X3=3x10-15
X=3x10-15 =1,45x10-5
[Cd++]=1,45x10-5 gión/l
[OH-]=2 (1,45x10-5)=2,9x10 a la 5 gión/l.
1-¿Cuál es la Kps del AgCL, si su solubilidad es de 1,9x10-3 gión/l?
AgCl-----------------Ag+ + Cl
Kps=(Ag)(Cl)
(AgCl) Solubilidad=1,9x10-3
Ag 1 107,87
Cl 1 35,45
143,32
Solubilidad 1,9x10-3
143,32
Ag=1,30x10-3 gión/l
Cl=1326 g/l
AgCl=(1,32 x10-3 g/l) (1,326 g/l)
AgCl=1,74x10-10
2- Determinar el Kps del BaCO3 si la solubilidad de esta sales de 7,1x10-5 g/mol/l.
BaCO3--------------------------Ba+ CO3
Ba 1 137,34
C 1 12,011
O 3 15,999
-137,34
-1201
-47,9982
________
197,34
Ba++ 3,59x10-7 gión/mol y la de 3.59x10-7 g/mol y o sera 3x3.59x10-7
Kps=[Ba-] x [CO3-]=(3,59x10-7)(3,59x10-7 gión/l)
Li077x10-6 g/mol3
Kps=7,18x10-7 1, 28 x10-13
= 5x10-9
3- Calcular la constante del producto de solubilidad del Pb So4, cuya solubilidad es de 0,0035 gramos por cada 100 cm 3.
Pb=I=207,98 1,6x10-6 solubilidad
S=1 =32,064 solubilidad 0,035
O=4 =63,996 303,25
=1,15x10-4 g/l.
=1,3x10-8
4-¿Cuál es la Kps del comato de plata, Ag2 Cr O4 si su solubilidad es de 0,022 g/mol?
Masa molecular Ag 2 Cr O4
Ag 2 107,87 215
Cr 1 51,996 51,996
O 4 15,999 631,996
=331 732
Su solubilidad =6,63x10-5 g/mol.
[pb+4]=6,63x10-5 y [cr04]=6,63x10-5 g/l.
Kps=[Pb++]x[CrO4]=[(6,63x10-5)2 x (6,63x10-5)]
=1,15x10-12
5-Calcular la Kps del Mg (OH)2 si esta base tiene una solubilidad de 1,3x10-4 gión/l
Mg(OH)2=Mg ++ + 2OH
Kps=(1,3x10-4g/mol) x 2 (1,3x10-4 g/mol)2
Kps=8,8x10-12
6-Calcular la concentración total de iones estoncio [Sr++] y de iones flúor [F-] en una solución de Sr F2 cuya Kps =7,9x10-10.
Sr------------(Sr++)+2(F-)
Kps=[Sr++]x2 [F-]
X=[Sr++]
X3=raíz de 1,975x10-10
X=5,82x10-4.
7- La solubilidad del AgCl en el agua a 10º es 6,2x10-6 mol/litro. Calcular el valor Kps para el AgCl.
La disociación de la cantidad correspondiente de cada ion:
AgCl(s)--------Ag+ + Cl-
Un mol de AgCl disuelto da un mol de iones Ag+ y un mol de iones Cl-. Por tanto en una solución saturada de AgCl, [Ag+]=[Cl-]=6,2x10-6 M. Sustituyendo estos valores en la ecuación de producto de solubilidad Kps=[Ag+]x[Cl-]=(6,2x10-6)(6,2x10-6)=3,8x10-11 mol/l2.
8- El producto de solubilidad del bromuro de plata, AgBr, a 25ºC es 5,0x10-13. Calcular la solubilidad(a) en moles/litro, b)en gramos/litro. El peso molecular del AgBr es 188g/mol.
AgBr(s)----Ag+ + Br-
Kps=[Ag+]x[Br-]=5,0x10-13
A)[Ag+]=[Br-]=x=solubilidad molar
Kps=x•x=x2 x= raíz de Kps = raíz de 5,0x10 -13=7,1x10-7 M
b)Como el peso molecular del AgBr es 188, entonces 7,1x10-7 moles es 7,1x10-7 moles x188 g/mol=1,33x10-4g. la solubilidad es por tanto 1,33x10-4 g/litro.
9- Se prepara una solución saturada de la sal cloruro cupuroso, CuCl. El producto de solubilidad Kps para la sal es 3,0x10-7. Calcular la concentración de los iones cupurosos, Cu+, en una solución saturada de CuCl.
CuCl(s)-----Cu+ + Cl-
Kps=[Cu +] x [Cl-]
En una solución saturada:[Cu+]=[Cl-]=x
Kps=x•x=x2=3,0x10-7 x=5,5x10-4M=[Cu+]
10- La solubilidad del floruro de calcio, CaF2, a 25º C es 2,1x10-4 moles/litro. Calcular Kps para este compuesto.
CaF2(s)------------Ca2+ + 2F-
Si 2,1x10-4 moles de CaF2 se disuelven en 1 litro de agua, entonces
[Ca2+]=2,1x10-4M; [F-]=2x(2,1x10-4)=4,2x10-4M
Kps=[Ca2+]x[F-]2=(2,1x10-4)(4,2x10-4)2=3,7x10-11.
11-El producto de solubilidad de iodato cúprico, Cu(Io3)2, es 7,4x10-8.¿Cuál es la solubilidad del Cu(IO3)2: A)en mol/litro y b) en gramo/litro? Peso molecular del Cu(Io3)=413,28g/mol.
Cu(Io3)2---------Cu2+ + 2IO-
a)[Cu2+]=xy[Io3]=2x
Kps=[Cu2+]x[IO3-]2=X (2X)2=4X3=7,4X10-8
X3=1,85X10-8=18,5X10-9 Y X=RAIZ DE =18,5X10-9=2,65X10-3 MOL/LITRO.
d) para encontrar la solubilidad en gramos/litros se debe multiplicar el peso molecular: gramo/litro=7,8x10-5mol/litrox332g/mol=0,026g/litro.
12-La solubilidad molar del cromato de plata Ag2CrO4, A 25 ºC es 7,8x10-5 M. Determinar el producto de solubilidad.
AgCrO4(s)-------2Ag+ + Cr4
Ag+]=2(7,8x10-5M)=1,56x10-4 y [CrO4]=7,8x10-5M
Kps=[Ag+]2x[Cro4]=(1,56x10-4)2 x 7,8x10-5=1,9x10-1
13- La concentración del ion Pb2+ en una solución saturada de PbBr2 es de 1,0x10-1 mol/litro. Calcular el producto de solubilidad del PbBr2.
PbBr2(s)----------Pb2+ + 2 Br-
[Br-]=[2pb2+]
[Pb2+]=1,0x10-1 mol/litro.
[Br-]=2x1,0x10-1=2,0x10-1 mol/litro.
Kps=[Pb2+]x[Br-]2=(1,0x10-1)(2,0x10-1)2=4,0x10-3.
lunes, 7 de junio de 2010
EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE EN SOLUCION ACUOSA
EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE EN SOLUCION ACUOSA
IONIZACIÓN DEL AGUA: al agua se le considera como un no-electrolito. Sin embargo, se puede demostrar que aun el agua pura contiene algunos iones, los cuales se derivan de la autoionización de la molécula del agua, reacción que se puede representar como: 2H2O H3O + OH-
H2O H+ + OH-
La ionización del agua da iones H3O+, iones de hidronio e iones OH- iones de hidróxido. La constante KW se denomina producto iónico del agua:
KW=[H3O+] x [OH-] O KW=[H+] x [OH-]
Se ha encontrado experimentalmente que Kw= 1, 0x10-14
En las soluciones ácidas, [H+] es mayor que 1x10-7 M y [OH-] es menor que 1x10-7 M. En soluciones básicas la concentración de OH- es mayor que 1x10-7 M y la de H+ es menor que 1x10-7 M en cualquiera de los os casos el producto de las concentraciones permanece constante e igual a = 1, 0x10-14.
El concepto “p”: PH, POH y PK
El PH de una solución se define como logaritmo decimal del inverso de la concentración de iones hidrógeno en moles/litro. Esto equivale a decir, que el PH es el logaritmo decimal negativo de la concentración de iones [H+].
PH= Log 1 = - log [H+] ó [H+]=10-pH
[H+]
De forma igual, la expresión correspondiente para la concentración del ion OH- es POH:
POH= Log 1 = - log [OH-] Ó [OH-]=10-POH
[OH-]
La relación de PH y POH se puede ver de la expresión
[H+] x [OH-]=KW=10-14 tomando el logaritmo de ambos lados y cambiando el signo: PH + POH=14.
En general se a adoptado un logaritmo negativo o escala p con la siguiente interpretación: cuando una cantidad esta precedida por la letra p la combinación significa – log de la cantidad que sigue a la letra p; así por ejemplo, si Ka es la constante de disociación de un ácido. Con frecuencia se emplea pKa para definir la fuerza de un ácido o una base.
HIDRÓLISIS
Hidrólisis significa la reacción química de cualquier especie con el agua. Los ácidos y las bases no son las únicas sustancias que alteran el equilibrio de los iones OH- y H+ en el agua. Se ha encontrado que cuando ciertas sales se colocan en el agua la disolución puede volverse ácida ó básica, a este proceso se le llama hidrólisis y se aplica a la reacción entre el agua y las bases conjugadas (iones negativos) de los ácidos débiles ó conjugados (iones positivos) de las bases débiles.
PORCENTAJE DE IONIZACIÓN
Cuando se burbujea HCL gaseoso dentro del agua se ioniza como sigue: H2O
HCL(g) H+(ac) + CL-(ac)
La ionización de HCL en el agua es totalmente completa en donde 100% del soluto se convierte en iones H+ y CL- tal como lo indica la ecuación.
El porcentaje de ionización se puede obtener:
Porcentaje de ionización= Cantidad de soluto ionizada x 100
Soluto total presente
Un ácido fuerte s aquel que esta 100% ionizado o muy cerca de este valor; un ácido débil es uno que tiene un porcentaje bajo de ionización.
DISOCIACIÓN DE ÁCIDOS Y BASES DÉBILES
Ácidos:
Un ácido típico, HA, al disolverse en el agua, transfiere un protón de la molécula del ácido a la molécula del agua, dando una solución ácida:
HA + H2O H3O+ + A
La donación de un protón de la molécula de ácido a la molécula de agua produce un ion negativo A- que se llama anión.
Los términos ”ionización” y “disociación” generalmente generalmente se usan indistintamente, pero hablando en términos más precisos, la ionización es un caso especial de disociación.
El valor de Ka nos permite entender con más precisión los términos ácidos “fuertes y débiles”. Un ácido fuerte es uno que esta bastante disociado en solución y tendrá en consecuencia una constante de ionización Ka , relativamente grande. Un ácido débil tiene una tendencia menor a disociarse y por tanto tendrá un valor de Ka más pequeño.
El grado de disociación se define como:
Grado ó porcentaje de ionización= Número de moles que se disocian x 100
Número total de moles
Bases:
Al definir una base como una substancia que es capaz de aceptar un protón, la concentración del ion H+ decrecerá en solución y aumentará con la concentración del ion hidróxido, OH-; Debido a que estos hidróxidos están completamente ionizados, se les denominan “bases fuertes” y constituyen un ejemplo de electrolitos fuertes.
Existe una segunda clase de bases, bases débiles, formadas por moléculas neutras que al reaccionar con el agua dan iones OH- para dar una solución ligeramente básica.
DEFINICIONES MODERNAS DE ÁCIDOS Y BASES
La mayoría de las reacciones inorgánicas se pueden clasificar como reacciones ácido-base, reacciones de oxidación-reducción ó una combinación de las dos. Por esta razón los conceptos de acidez y basicidad son muy útiles en el estudio de las reacciones químicas. Existen tres definiciones de ácidos y bases:
v Definición de Arrhenius: un ácido se define como una sustancia que en el agua produce iones H3O+ (abreviado como H+) mientras que una base es una sustancia que en solución acuosa produce iones OH-. Muchos ácidos contienen hidrógeno; otras sustancias reaccionan con el agua para producir ácidos los cuales se denominan anhídridos de ácido. Las bases generalmente contienen OH-; Algunas reacciones con el agua para producir OH-En términos de la teoría de Arrhenius, se pueden, definir una reacción ácido-base como aquella que ocurre específicamente entre H+ y OH- para formar agua, coincidiendo con la formación de una sal.
v Definición de Bronsted-Lowry: una reacción ácido base implica una transferencia de protones; el ácido es una especie (ion ó molécula) que dona un protón y la base es una especie (ion ó molécula) que acepta el protón.
v Definición de Lewis: considera un ácido como una especie que puede aceptar un par de electrones; una base es una sustancia que puede donar o ceder un par de electrones. El ácido se llama electrófilo y la base nucleófilo. Según Lewis toda reacción que conduzca la formación de un enlace covalente coordinado es una reacción ácido-base.
DISOCIACIÓN DE ÁCIDO O POLITRÓTICOS
Ácidos politróticos: Son compuestos que tienen dos o más hidrógenos ácidos y se disocian en una forma escalonada.
H2CO3 H+ + HCO3- K1=[H+] x [HCO3]
[H2CO3]
HCO3 H+ + CO3 K2=[H+] x [CO3]
[HCO3-]
SOLUCIONES TAMPÓN
Un buffer o tampón es una mezcla de un ácido débil y una base débil la cual se puede obtener mezclando un ácido débil con una de sus sales “tampón ácido”, puesto que el anión del ácido es una base débil. También se puede preparar la solución tampón mezclando una base débil o una de sus sales “tampón básico”.
Una solución tampón es una que contiene una concentración apreciable de un ácido débil y una base débil. Con frecuencia el ácido y la base constituyen un par conjugado.
TITULACIONES ÁCIDO-BASE Y CURVAS DE TITULACIÓN
La titulación ácido base es una de las técnicas más importantes d la química analítica. El procedimiento general consiste en determinar la cantidad de un ácido por la adición de una cantidad medida y equivalente de una base o viceversa.
Existen principalmente tres tipos de reacciones en las titulaciones ácido base:
Ácido fuerte más base fuerte
Ácido débil más base fuerte
Ácido fuerte más base débil
PROBLEMAS DE APLICACIÓN
(PH-POH)
1. ¿Cuál es la [OH-] de una solución cuya [H+] es 1x10-6gion/l?
[OH-]=
[H+]=1x10-6
[H+] x [OH-]= 1x10-14
[OH-]= 1x10-14 = 1x10-8
1x10-6
2. ¿Cuál es el PH de una solución cuya [H+]= 1x10-3gion/l?
PH=
[H+]=1x10-3gion/l
PH= log 1
[H+]
=log 1
1x10-3gion/l
=log 10-3 = log 103 – log 1
1
PH= 3
3. Determinar la [H+] de una solución cuyo PH es de 5, 1.
[H+]=
PH= 5, 1
[H+]= 10-PH
[H+]= 10-5, 1 10-6 = 10-9
[H+]= 8x10-6
4. ¿Cuál es la [H+] de una solución cuya [OH-] es 1x10-9gion/l?
[H+]=
[OH-] = 1x10-9gion/l
[H+] x [OH-]= 1x10-14
[H+]= 1x10-14 = 1x10-5
1x10-9gion/l
5. Determinar el PH y la [OH-] de una solución cuya H+ es 0, 0000004gion/l.
PH=
[OH-]=
[H+]= 4X 10-7
[H+] x [OH-]= 1x10-14 PH= log 1
[OH-]=1x10-14 [H+]
4X 10-7 = log 1
[OH-]= 2, 5x10-8 4X 10-7
= Log 107 = log 7 – log 4
4
PH= 6, 4
6. Determinar la H+ y la [OH-] de una solución cuyo PH es 9, 5.
H+=
[OH-]= [H+] x [OH-]= 1x10-14 PH= 9, 5 [OH-]=1x10-14
3, 16x10-10
[H+]=10-PH
[H+]=10-9,5 10-10 = 10-0, 5 [OH-]=3, 16x10-5
[H+]= 3, 16x10-10
7. ¿Cuál es PH y el POH de una solución que tiene una H+= 1x10-6 gion/l?
PH=
POH=
H+= 1x10-6 gion/l
PH= log 1 PH + POH = 14
H+ POH = 14 - 6
= log 1 POH = 8
1x10-6 gion/l
= log 106 = log 106 - log 1
1
PH= 6
8. Calcule la H+ de una solución cuyo PH= 6, 05.
H+=
PH= 6, 05
H+= 10-6, 05 10-7 = 109.5
H+= 9x10-7
9. Calcular la H+ y la OH- de una solución de PH= 6, 4.
H+=
OH-=
PH= 6, 4 [H+] x [OH-]= 1x10-14
[OH-]=1x10-14
4X10-7
H+=10-PH
=10-6, 4 10-7 = 100, 6 [OH-]=2, 5x10-8
H+= 4X10-7
10. ¿Cuál es el PH y el POH de una sol. Cuya [OH-] es 2x10-12 gion/l?
PH=
POH=
[OH-]= 2x10-12
POH= log 1 PH + POH = 14
[OH-] POH = 14 – 11, 7
= log 1 = 2, 3
2x10-12
= log 1012 = log 1012 – log 2
2
POH= 11, 7
11. Determinar el PH y la [OH-] de una solución cuya H+= 0, 00002gion/l.
PH=
[OH-]=
H+= 0, 00002gion/l
PH= log 1 [H+] [OH-] = 1X10-14
H+
= log 1 [OH-] = 1X10-14
2x10-5 2x10-5
= log 105 = log 105 – log 2 [OH-] = 5X10-10
2
PH= 4, 7
12. Calcular la H+ y la [OH-] de una solución cuyo PH = 6, 5.
H+=
[OH-]=
PH = 6, 5
H+= 10-PH [H+] [OH-] = 1X10-14
H+=10-6,5 10-7 = 100, 5 [OH-] = 1X10-14
3, 16x10-7
H+= 3, 16x10-7 [OH-] = 3, 16x10-8
13. ¿Cuál es el PH de una solución cuya H+= 2, 6x10-5gion/l?
PH=
H+= 2, 6x10-5gion/l
PH= log 1
H+
= Log 1
2, 6x10-5gion/l
= log 105 = Log 105 – Log 2, 6
2, 6
PH= 4, 5
14. ¿Cuál es la [H+] de una solución cuyo PH es 4, 5?
[H+]=
PH= 4, 5
[H+]= 10-pH
= 10-4, 5 10-5 = 100, 5
[H+] = 3, 16x10-5
15. ¿Cuál es la [H+] de una solución cuya [OH-] es 0, 0286gion/l?
[H+]=
[OH-] = 0, 0286gion/l
[H+] [OH-] = 1x10-14
[H+] = 1x10-14
2, 86x10-2
[H+] = 3, 49 x 10-3
16. Determinar el PH y el POH de una solución cuya [H+] = 3, 8x 10-9.
PH=
POH=
[H+] = 3, 8x 10-9.
PH= Log 1 PH + POH = 14
[H+] POH = 14 – 8, 4
= Log 1 POH = 5, 6
3, 8x 10-9.
= Log 109 = Log 109 – Log 3, 8
3, 8
PH=8,4
17. ¿Cuál es el PH y la [OH-] de una solución cuya [H+]= 0, 00005 gion/l?
PH=
[OH-]= [H+] [OH-] = 1x10-14
[H+] = 1x10-14 [H+] = 0, 00005 5 x 107
PH= Log 1 [H+] = 2 x 10-8
[H+]
= Log 1
5 x 10-7
= Log 107 = Log 107 – Log 5 PH= 6, 3
5
18. Calcular la [H+] de una solución cuyo PH= 4, 5 y de otra cuyo [OH-] =0,0354 gion/l?
[H+]=
PH= 4, 5
[OH-] =0, 0354 gion/l
[H+]= 10-pH [H+] [OH-] = 1x10-14
= 10-4, 5 10-5 = 100, 5 [H+] = 1x10-14
[H+]= 5 x 10-8 3, 54 x 10-4
[H+] = 2, 8 x 10-11
19. Calcular la [H+] y la [OH-] de una solución cuyo PH= 12, 6.
[H+]=
[OH-]=
PH= 12, 6
[H+] [OH-] = 1x10-14
[OH-] = 1x10-14
[H+]= 10-pH 2, 5 x 10-13
= 10-12, 6 10-13 = 100, 4
[H+]= 2, 5 x 10 -13
20. ¿Cuál es el PH y POH de una solución cuya [H+]= 3, 5 x 10-5 gion/l?
PH=
POH=
[H+]= 3, 5 x 10-5
PH= Log 1 PH + POH = 14
[H+] POH = 14 – 4, 4
= Log 1 POH = 9, 5
3, 5 x 10-5
= Log 105 = Log 105 – Log 3, 5
3, 5
PH= 4, 4
21. ¿Cuál es la [H+] y la [OH-] de una solución cuyo PH = 7, 3?
[H+]=
[OH-]=
PH = 7, 3
[H+]= 10-pH [H+] [OH-] = 1x10-14
= 10-7, 3 10-8 = 100, 7 [OH-] = 1x10-14
[H+]= 5 x 10-8 5 x 10-8
[OH-] = 2 x 10 -7
22. ¿Cuál es el PH y la [OH-] de una solución cuya [H+]= 0, 00000056 gion/l?
PH=
[OH-]=
[H+]= 0, 00000056 gion/l
PH= Log 1 [H+] [OH-] = 1x10-14
[H+] [OH-] = 1x10-14
= Log 1 5, 6 x 10-7
5, 6 x 10-7
= Log 107 = Log 10 7 – Log 5, 6 [OH-] = 1, 7 x 10-7
5, 6
PH= 6, 2
23. ¿Cuál es el POH de una solución [H+] es 0, 0000025 gion/l?
POH=
[H+]= 2, 5 x 10-6
[H+] [OH-] = 1x10-14 POH = Log 1
[OH-] = 1x10-14 [OH-]
2, 5 x 10-6 = Log 1
[OH-] = 4 x 10 -8 4 x 10 -8
= Log 108 = log 108 – Log 4
4
POH = 7, 4
24. Calcular la [OH-] de una solución cuyo PH= 7, 8
[OH-]=
PH= 7, 8
[H+]= 10-pH [H+] [OH-] = 1x10-14
= 10-7,8 10-8 = 100, 2 [OH-] = 1x10-14
[H+]= 1, 5 x 10-8 1, 5 x 10-8
[OH-] = 6, 6 x 10-6
25. ¿Cuál es la [H+] y la [OH-] de una solución cuyo PH= 10, 4?
[H+]=
[OH-]=
PH= 10, 4 [H+] [OH-] = 1x10-14
[OH-] = 1x10-14
3, 98 x 10-11
[H+]= 10-pH [OH-] = 2, 5 x 10 -3
= 10-10, 4 10-11 = 10-0,
[H+]= 3, 98 x 10-11
26. ¿Cual será el PH de una solución de 0,02M que esta ionizada al 5%?
PH=
M= 0, 02
F. I. = 5% 5 x 10-2
C. Molar x F. Ionizada = C. Iónica
2 x 10-2 x 5 x 10-2 = [H+]
1 x 10-7 =[H+]
PH= Log 1
[H+]
= Log 1
1 x 10-7
= Log 107 = Log 107 – Log 1
1
PH=7
27. ¿Cuál es el porcentaje de ionización de una solución ácida cuya molaridad es de 0, 0005 y su PH = 5?
F. I. =
M = 5 X 10 -4
PH = 5
C. Molar x F. Ionizada = C. Iónica
[H+]= 10-Ph 5 X 10 -4 x ? =1 x 10-5
[H+]=10- 5 F.I.= 1 x 10-5
5 X 10 -4
= 2 x 10-2
F.I=2%
28. Una solución ácida tiene una molaridad de 0, 004 y su PH es 3. ¿Cuál es el porcentaje de ionización de este ácido?
M= 4 x 10-3
PH = 3
F. I. =
C. Molar x F. Ionizada = C. Iónica
[H+]= 10-Ph 4 x 10-3 x ? =1 x 10-3
[H+]=10-3 F.I =1 x 10-3
4 x 10-3
=2, 5 x 10-2
F.I =25 %
IONIZACIÓN DEL AGUA: al agua se le considera como un no-electrolito. Sin embargo, se puede demostrar que aun el agua pura contiene algunos iones, los cuales se derivan de la autoionización de la molécula del agua, reacción que se puede representar como: 2H2O H3O + OH-
H2O H+ + OH-
La ionización del agua da iones H3O+, iones de hidronio e iones OH- iones de hidróxido. La constante KW se denomina producto iónico del agua:
KW=[H3O+] x [OH-] O KW=[H+] x [OH-]
Se ha encontrado experimentalmente que Kw= 1, 0x10-14
En las soluciones ácidas, [H+] es mayor que 1x10-7 M y [OH-] es menor que 1x10-7 M. En soluciones básicas la concentración de OH- es mayor que 1x10-7 M y la de H+ es menor que 1x10-7 M en cualquiera de los os casos el producto de las concentraciones permanece constante e igual a = 1, 0x10-14.
El concepto “p”: PH, POH y PK
El PH de una solución se define como logaritmo decimal del inverso de la concentración de iones hidrógeno en moles/litro. Esto equivale a decir, que el PH es el logaritmo decimal negativo de la concentración de iones [H+].
PH= Log 1 = - log [H+] ó [H+]=10-pH
[H+]
De forma igual, la expresión correspondiente para la concentración del ion OH- es POH:
POH= Log 1 = - log [OH-] Ó [OH-]=10-POH
[OH-]
La relación de PH y POH se puede ver de la expresión
[H+] x [OH-]=KW=10-14 tomando el logaritmo de ambos lados y cambiando el signo: PH + POH=14.
En general se a adoptado un logaritmo negativo o escala p con la siguiente interpretación: cuando una cantidad esta precedida por la letra p la combinación significa – log de la cantidad que sigue a la letra p; así por ejemplo, si Ka es la constante de disociación de un ácido. Con frecuencia se emplea pKa para definir la fuerza de un ácido o una base.
HIDRÓLISIS
Hidrólisis significa la reacción química de cualquier especie con el agua. Los ácidos y las bases no son las únicas sustancias que alteran el equilibrio de los iones OH- y H+ en el agua. Se ha encontrado que cuando ciertas sales se colocan en el agua la disolución puede volverse ácida ó básica, a este proceso se le llama hidrólisis y se aplica a la reacción entre el agua y las bases conjugadas (iones negativos) de los ácidos débiles ó conjugados (iones positivos) de las bases débiles.
PORCENTAJE DE IONIZACIÓN
Cuando se burbujea HCL gaseoso dentro del agua se ioniza como sigue: H2O
HCL(g) H+(ac) + CL-(ac)
La ionización de HCL en el agua es totalmente completa en donde 100% del soluto se convierte en iones H+ y CL- tal como lo indica la ecuación.
El porcentaje de ionización se puede obtener:
Porcentaje de ionización= Cantidad de soluto ionizada x 100
Soluto total presente
Un ácido fuerte s aquel que esta 100% ionizado o muy cerca de este valor; un ácido débil es uno que tiene un porcentaje bajo de ionización.
DISOCIACIÓN DE ÁCIDOS Y BASES DÉBILES
Ácidos:
Un ácido típico, HA, al disolverse en el agua, transfiere un protón de la molécula del ácido a la molécula del agua, dando una solución ácida:
HA + H2O H3O+ + A
La donación de un protón de la molécula de ácido a la molécula de agua produce un ion negativo A- que se llama anión.
Los términos ”ionización” y “disociación” generalmente generalmente se usan indistintamente, pero hablando en términos más precisos, la ionización es un caso especial de disociación.
El valor de Ka nos permite entender con más precisión los términos ácidos “fuertes y débiles”. Un ácido fuerte es uno que esta bastante disociado en solución y tendrá en consecuencia una constante de ionización Ka , relativamente grande. Un ácido débil tiene una tendencia menor a disociarse y por tanto tendrá un valor de Ka más pequeño.
El grado de disociación se define como:
Grado ó porcentaje de ionización= Número de moles que se disocian x 100
Número total de moles
Bases:
Al definir una base como una substancia que es capaz de aceptar un protón, la concentración del ion H+ decrecerá en solución y aumentará con la concentración del ion hidróxido, OH-; Debido a que estos hidróxidos están completamente ionizados, se les denominan “bases fuertes” y constituyen un ejemplo de electrolitos fuertes.
Existe una segunda clase de bases, bases débiles, formadas por moléculas neutras que al reaccionar con el agua dan iones OH- para dar una solución ligeramente básica.
DEFINICIONES MODERNAS DE ÁCIDOS Y BASES
La mayoría de las reacciones inorgánicas se pueden clasificar como reacciones ácido-base, reacciones de oxidación-reducción ó una combinación de las dos. Por esta razón los conceptos de acidez y basicidad son muy útiles en el estudio de las reacciones químicas. Existen tres definiciones de ácidos y bases:
v Definición de Arrhenius: un ácido se define como una sustancia que en el agua produce iones H3O+ (abreviado como H+) mientras que una base es una sustancia que en solución acuosa produce iones OH-. Muchos ácidos contienen hidrógeno; otras sustancias reaccionan con el agua para producir ácidos los cuales se denominan anhídridos de ácido. Las bases generalmente contienen OH-; Algunas reacciones con el agua para producir OH-En términos de la teoría de Arrhenius, se pueden, definir una reacción ácido-base como aquella que ocurre específicamente entre H+ y OH- para formar agua, coincidiendo con la formación de una sal.
v Definición de Bronsted-Lowry: una reacción ácido base implica una transferencia de protones; el ácido es una especie (ion ó molécula) que dona un protón y la base es una especie (ion ó molécula) que acepta el protón.
v Definición de Lewis: considera un ácido como una especie que puede aceptar un par de electrones; una base es una sustancia que puede donar o ceder un par de electrones. El ácido se llama electrófilo y la base nucleófilo. Según Lewis toda reacción que conduzca la formación de un enlace covalente coordinado es una reacción ácido-base.
DISOCIACIÓN DE ÁCIDO O POLITRÓTICOS
Ácidos politróticos: Son compuestos que tienen dos o más hidrógenos ácidos y se disocian en una forma escalonada.
H2CO3 H+ + HCO3- K1=[H+] x [HCO3]
[H2CO3]
HCO3 H+ + CO3 K2=[H+] x [CO3]
[HCO3-]
SOLUCIONES TAMPÓN
Un buffer o tampón es una mezcla de un ácido débil y una base débil la cual se puede obtener mezclando un ácido débil con una de sus sales “tampón ácido”, puesto que el anión del ácido es una base débil. También se puede preparar la solución tampón mezclando una base débil o una de sus sales “tampón básico”.
Una solución tampón es una que contiene una concentración apreciable de un ácido débil y una base débil. Con frecuencia el ácido y la base constituyen un par conjugado.
TITULACIONES ÁCIDO-BASE Y CURVAS DE TITULACIÓN
La titulación ácido base es una de las técnicas más importantes d la química analítica. El procedimiento general consiste en determinar la cantidad de un ácido por la adición de una cantidad medida y equivalente de una base o viceversa.
Existen principalmente tres tipos de reacciones en las titulaciones ácido base:
Ácido fuerte más base fuerte
Ácido débil más base fuerte
Ácido fuerte más base débil
PROBLEMAS DE APLICACIÓN
(PH-POH)
1. ¿Cuál es la [OH-] de una solución cuya [H+] es 1x10-6gion/l?
[OH-]=
[H+]=1x10-6
[H+] x [OH-]= 1x10-14
[OH-]= 1x10-14 = 1x10-8
1x10-6
2. ¿Cuál es el PH de una solución cuya [H+]= 1x10-3gion/l?
PH=
[H+]=1x10-3gion/l
PH= log 1
[H+]
=log 1
1x10-3gion/l
=log 10-3 = log 103 – log 1
1
PH= 3
3. Determinar la [H+] de una solución cuyo PH es de 5, 1.
[H+]=
PH= 5, 1
[H+]= 10-PH
[H+]= 10-5, 1 10-6 = 10-9
[H+]= 8x10-6
4. ¿Cuál es la [H+] de una solución cuya [OH-] es 1x10-9gion/l?
[H+]=
[OH-] = 1x10-9gion/l
[H+] x [OH-]= 1x10-14
[H+]= 1x10-14 = 1x10-5
1x10-9gion/l
5. Determinar el PH y la [OH-] de una solución cuya H+ es 0, 0000004gion/l.
PH=
[OH-]=
[H+]= 4X 10-7
[H+] x [OH-]= 1x10-14 PH= log 1
[OH-]=1x10-14 [H+]
4X 10-7 = log 1
[OH-]= 2, 5x10-8 4X 10-7
= Log 107 = log 7 – log 4
4
PH= 6, 4
6. Determinar la H+ y la [OH-] de una solución cuyo PH es 9, 5.
H+=
[OH-]= [H+] x [OH-]= 1x10-14 PH= 9, 5 [OH-]=1x10-14
3, 16x10-10
[H+]=10-PH
[H+]=10-9,5 10-10 = 10-0, 5 [OH-]=3, 16x10-5
[H+]= 3, 16x10-10
7. ¿Cuál es PH y el POH de una solución que tiene una H+= 1x10-6 gion/l?
PH=
POH=
H+= 1x10-6 gion/l
PH= log 1 PH + POH = 14
H+ POH = 14 - 6
= log 1 POH = 8
1x10-6 gion/l
= log 106 = log 106 - log 1
1
PH= 6
8. Calcule la H+ de una solución cuyo PH= 6, 05.
H+=
PH= 6, 05
H+= 10-6, 05 10-7 = 109.5
H+= 9x10-7
9. Calcular la H+ y la OH- de una solución de PH= 6, 4.
H+=
OH-=
PH= 6, 4 [H+] x [OH-]= 1x10-14
[OH-]=1x10-14
4X10-7
H+=10-PH
=10-6, 4 10-7 = 100, 6 [OH-]=2, 5x10-8
H+= 4X10-7
10. ¿Cuál es el PH y el POH de una sol. Cuya [OH-] es 2x10-12 gion/l?
PH=
POH=
[OH-]= 2x10-12
POH= log 1 PH + POH = 14
[OH-] POH = 14 – 11, 7
= log 1 = 2, 3
2x10-12
= log 1012 = log 1012 – log 2
2
POH= 11, 7
11. Determinar el PH y la [OH-] de una solución cuya H+= 0, 00002gion/l.
PH=
[OH-]=
H+= 0, 00002gion/l
PH= log 1 [H+] [OH-] = 1X10-14
H+
= log 1 [OH-] = 1X10-14
2x10-5 2x10-5
= log 105 = log 105 – log 2 [OH-] = 5X10-10
2
PH= 4, 7
12. Calcular la H+ y la [OH-] de una solución cuyo PH = 6, 5.
H+=
[OH-]=
PH = 6, 5
H+= 10-PH [H+] [OH-] = 1X10-14
H+=10-6,5 10-7 = 100, 5 [OH-] = 1X10-14
3, 16x10-7
H+= 3, 16x10-7 [OH-] = 3, 16x10-8
13. ¿Cuál es el PH de una solución cuya H+= 2, 6x10-5gion/l?
PH=
H+= 2, 6x10-5gion/l
PH= log 1
H+
= Log 1
2, 6x10-5gion/l
= log 105 = Log 105 – Log 2, 6
2, 6
PH= 4, 5
14. ¿Cuál es la [H+] de una solución cuyo PH es 4, 5?
[H+]=
PH= 4, 5
[H+]= 10-pH
= 10-4, 5 10-5 = 100, 5
[H+] = 3, 16x10-5
15. ¿Cuál es la [H+] de una solución cuya [OH-] es 0, 0286gion/l?
[H+]=
[OH-] = 0, 0286gion/l
[H+] [OH-] = 1x10-14
[H+] = 1x10-14
2, 86x10-2
[H+] = 3, 49 x 10-3
16. Determinar el PH y el POH de una solución cuya [H+] = 3, 8x 10-9.
PH=
POH=
[H+] = 3, 8x 10-9.
PH= Log 1 PH + POH = 14
[H+] POH = 14 – 8, 4
= Log 1 POH = 5, 6
3, 8x 10-9.
= Log 109 = Log 109 – Log 3, 8
3, 8
PH=8,4
17. ¿Cuál es el PH y la [OH-] de una solución cuya [H+]= 0, 00005 gion/l?
PH=
[OH-]= [H+] [OH-] = 1x10-14
[H+] = 1x10-14 [H+] = 0, 00005 5 x 107
PH= Log 1 [H+] = 2 x 10-8
[H+]
= Log 1
5 x 10-7
= Log 107 = Log 107 – Log 5 PH= 6, 3
5
18. Calcular la [H+] de una solución cuyo PH= 4, 5 y de otra cuyo [OH-] =0,0354 gion/l?
[H+]=
PH= 4, 5
[OH-] =0, 0354 gion/l
[H+]= 10-pH [H+] [OH-] = 1x10-14
= 10-4, 5 10-5 = 100, 5 [H+] = 1x10-14
[H+]= 5 x 10-8 3, 54 x 10-4
[H+] = 2, 8 x 10-11
19. Calcular la [H+] y la [OH-] de una solución cuyo PH= 12, 6.
[H+]=
[OH-]=
PH= 12, 6
[H+] [OH-] = 1x10-14
[OH-] = 1x10-14
[H+]= 10-pH 2, 5 x 10-13
= 10-12, 6 10-13 = 100, 4
[H+]= 2, 5 x 10 -13
20. ¿Cuál es el PH y POH de una solución cuya [H+]= 3, 5 x 10-5 gion/l?
PH=
POH=
[H+]= 3, 5 x 10-5
PH= Log 1 PH + POH = 14
[H+] POH = 14 – 4, 4
= Log 1 POH = 9, 5
3, 5 x 10-5
= Log 105 = Log 105 – Log 3, 5
3, 5
PH= 4, 4
21. ¿Cuál es la [H+] y la [OH-] de una solución cuyo PH = 7, 3?
[H+]=
[OH-]=
PH = 7, 3
[H+]= 10-pH [H+] [OH-] = 1x10-14
= 10-7, 3 10-8 = 100, 7 [OH-] = 1x10-14
[H+]= 5 x 10-8 5 x 10-8
[OH-] = 2 x 10 -7
22. ¿Cuál es el PH y la [OH-] de una solución cuya [H+]= 0, 00000056 gion/l?
PH=
[OH-]=
[H+]= 0, 00000056 gion/l
PH= Log 1 [H+] [OH-] = 1x10-14
[H+] [OH-] = 1x10-14
= Log 1 5, 6 x 10-7
5, 6 x 10-7
= Log 107 = Log 10 7 – Log 5, 6 [OH-] = 1, 7 x 10-7
5, 6
PH= 6, 2
23. ¿Cuál es el POH de una solución [H+] es 0, 0000025 gion/l?
POH=
[H+]= 2, 5 x 10-6
[H+] [OH-] = 1x10-14 POH = Log 1
[OH-] = 1x10-14 [OH-]
2, 5 x 10-6 = Log 1
[OH-] = 4 x 10 -8 4 x 10 -8
= Log 108 = log 108 – Log 4
4
POH = 7, 4
24. Calcular la [OH-] de una solución cuyo PH= 7, 8
[OH-]=
PH= 7, 8
[H+]= 10-pH [H+] [OH-] = 1x10-14
= 10-7,8 10-8 = 100, 2 [OH-] = 1x10-14
[H+]= 1, 5 x 10-8 1, 5 x 10-8
[OH-] = 6, 6 x 10-6
25. ¿Cuál es la [H+] y la [OH-] de una solución cuyo PH= 10, 4?
[H+]=
[OH-]=
PH= 10, 4 [H+] [OH-] = 1x10-14
[OH-] = 1x10-14
3, 98 x 10-11
[H+]= 10-pH [OH-] = 2, 5 x 10 -3
= 10-10, 4 10-11 = 10-0,
[H+]= 3, 98 x 10-11
26. ¿Cual será el PH de una solución de 0,02M que esta ionizada al 5%?
PH=
M= 0, 02
F. I. = 5% 5 x 10-2
C. Molar x F. Ionizada = C. Iónica
2 x 10-2 x 5 x 10-2 = [H+]
1 x 10-7 =[H+]
PH= Log 1
[H+]
= Log 1
1 x 10-7
= Log 107 = Log 107 – Log 1
1
PH=7
27. ¿Cuál es el porcentaje de ionización de una solución ácida cuya molaridad es de 0, 0005 y su PH = 5?
F. I. =
M = 5 X 10 -4
PH = 5
C. Molar x F. Ionizada = C. Iónica
[H+]= 10-Ph 5 X 10 -4 x ? =1 x 10-5
[H+]=10- 5 F.I.= 1 x 10-5
5 X 10 -4
= 2 x 10-2
F.I=2%
28. Una solución ácida tiene una molaridad de 0, 004 y su PH es 3. ¿Cuál es el porcentaje de ionización de este ácido?
M= 4 x 10-3
PH = 3
F. I. =
C. Molar x F. Ionizada = C. Iónica
[H+]= 10-Ph 4 x 10-3 x ? =1 x 10-3
[H+]=10-3 F.I =1 x 10-3
4 x 10-3
=2, 5 x 10-2
F.I =25 %
LABORATORIO QUIMICA MEDICION DEL PH UTILIZANDO REPOLLO MORADO
Laboratorio de química PH
Medición del pH utilizando repollo.
Reconozco que el titulo de este experimento es un poco atrevido, pero me veo obligado a hacer un poco de marketing para que lean mis trabajillos.
La realidad es que se trata de un sencillo experimento que se puede hacer en la cocina de cualquier casa y en menos de una hora, para obtener una sustancia cuyo color varía desde el rojo al verde pasando por el morado en función del pH. La sustancia en cuestión se encuentra en las hojas de la lombarda o repollo rojo. Este repollo se puede encontrar en las verdulerías pero el sitio mejor para comprarlo es en las floristerías. Un repollo rojo en maceta de plástico se puede comprar por menos de 2 euros.Operación.
Tomar tres o cuatro hojas de la periferia de un repollo rojo. Picarlas groseramente con un cuchillo y ponerlas en un recipiente con una cantidad de agua equivalente aproximadamente a su peso. Picarlas mas finamente con el turmix. Poner la mezcla en una vasija metálica y calentar al fuego hasta que comience a hervir. Dejar que siga hirviendo durante 10 minutos. Retirar del fuego y dejar enfriar.
Separar el liquido obtenido de la parte sólida, se puede emplear un colador, filtrarlo con un filtro de papel de café o equivalente. El liquido deberá tener un intenso color púrpura.
Si observamos el resto de las hojas de repollo observaremos que han perdido el color púrpura y ahora tienen un color verde. Esto se debe a que el pigmento que da el color morado es soluble en agua, poro sin embargo la clorofila que es de color verde permanece en la hoja porque no es soluble en agua.
Las hojas, después de haber extraído el pigmento.
Comprobación del cambio de color.
Colocar en tres tubos de ensayo un poco de agua y añadir un poco del liquido obtenido. A uno de ellos añadir unas gotas de limón, a otro un poco de bicarbonato dejar el tercero como patrón. El limón hará que el liquido se vuelva mas rojo y el bicarbonato hará que se vaya al azul verdoso. Si al del limón le añadimos un poco de agua fuerte se hará mas rojo todavía. Con el amoniaco el liquido se hará verde intenso. Los cambios de color en el liquido deberán ser
similares a los de la fotografía.
Más información.
El repollo rojo tiene como nombre científico Brassica oleracea , variedad capitata. Su color se debe a que además de clorofila tiene otros pigmentos sensibles a la acidez como la antocianina y otros flavonoides. Estos pigmentos son solubles en agua, en ácido acético, y en alcohol, pero no en aceite.
El color del pigmento en función de pH es:
Rojo intenso 2
Rojo violáceo 4
Violeta 6
Azul violáceo 7 (neutro)
Azul 7,5
Azul verdoso 9
Verde azulado 10
Verde 12
Es conveniente observar los colores con la luz del Sol, con luz incandescente o halógena ya que la luz de los fluorescentes puede alterar completamente el tono del color.
Conservación.
La sopa obtenida de hervir la lombarda es un cultivo perfecto para microorganismos, por eso si dejamos el liquido unos días a temperatura ambiente comenzara a fermentar y perderemos el colorante. Si queremos conservarlo más tiempo lo conveniente es guardarlo en el refrigerador o en el congelador. También podemos impregnar con este liquido un papel absorbente como un filtro de café, dejarlo secar y cortarlo en tiritas. Cuando queremos saber el pH de una disolución basta con mojar una de estas tiritas y observar el color resultante. Para que estas tiritas tengan el color más intenso posible puede ser necesario concentrar la solución, haciéndola hervir o manteniéndola a baño María durante unos minutos en un recipiente de boca ancha.
domingo, 6 de junio de 2010
TALLER RESPIRACION CELULAR BIOQUIMICA
Universidad Especializada de las Américas
III Semestre
Facilitador: Martín Concepción T MSc. (mconcepción@hotmail.com)
Informe Bioquímica General
Taller de Actividades en Grupo
I. Repaso de Sección
Compara la producción de ATP en la glicólisis con la respiración aerobia
Glicólisis: se lleva a cabo en el citoplasma y no requiere de oxigeno, son simples y ceden energía rápidamente. Se consigue la producción de 2 moléculas de ATP.
Respiración aerobia: ocurre en la mitocondria, utiliza oxígeno y produce más ATP que los procesos anaerobios. Es la descomposición del ácido pirúvico en Co2 y agua. Se consigue la producción de 38 ATP.
En qué difieren la fermentación alcohólica de la láctica
R: Fermentación: descomposición anaerobia de un compuesto orgánico por un sistema enzimático, que facilita utilización de energía por parte de la célula para otro proceso.
Fermentación Alcohólica: La levadura y otros organismos simples son capaces de vivir sin oxigeno y a la vez capaces de convertir el ácido pirúvico formado en la glucólisis como en alcohol etílico. También se produce NAD y el proceso continua. Se consigue el producto de dióxido de carbono y alcohol y la producción de 2 ATP. Se representa d la siguiente manera:
C6 H12 O6 (glucosa) ---à 2 C2 H5 0H (alcohol etílico) + 2 CO2 (Dióxido de Carbono) + 2 ATP (energía)
Fermentación láctica: a partir de la glucosa, se convierte en acido pirúvico y se consigue el producto de acido láctico y 2 ATP : la reacción de su proceso se representa así:
C6 H12 O6 (glucosa) --à 2 C3 H6 03 (ácido láctico) + 2 ATP (energía)
Cómo se produce la mayoría del ATP de la respiración aerobia?
R: La mayoría del ATP de la respiración aerobia se produce utilizando el rompimiento de molécula de glucosa, en presencia o no de oxígeno.
II. Entiende los Conceptos
¿Cuál de las siguientes sustancias No hace parte del ciclo de Calvin?
ATP
Agua
Dióxido de Carbono
NADPH + H+
¿Cuál son los productos de la fotosíntesis?
glucosa y oxígeno
Dióxido de Carbono y agua
Glucosa y dióxido de carbono
Agua y oxígeno
Las plantas deben tener un suministro constante de ____ porque se trata de materia prima para la fotosíntesis.
oxígeno
azúcar
agua
ATP
Los procesos ____ requieren oxígeno, mientras que los procesos _____ no.
anaerobios, aerobios
aerobios, anaerobios
fotolíticas, aerobios
aerobios, respiratorios
Durante todas las conversiones de energía parte de la energía se convierte en _________.
dióxido de carbono
agua
calor
luz solar
En la glicólisis se producen cuatro ATP, pero la producción neta es de ___ ATP
un
dos
tres
cuatro
¿Cuál es el aceptor final de electrones?
agua
hidrógeno
oxígeno
dióxido de carbono
¿Cuál es la molécula que la célula utiliza directamente cuando necesita energía?
azúcar
agua
almidón
ATP
¿Cuál de las siguientes no es una reacción que utiliza energía?
glicólisis
reacción lumínica
reacciones de Calvin
contracción muscular
¿Qué compuestos funcionan como transportadores en muchas reacciones biológicas?
ácidos lácticos
alcoholes
ácidos cítricos
coenzimas
¿Cuándo la levadura fermenta los azúcares en una mezcla para hacer pan ¿Qué producto hace que la masa suba?
dióxido de carbono
agua
alcohol etílico
oxígeno
El (La) _____ es el proceso por medio la cual los organismo autótrofos atrapan la energía solar para construir carbohidratos
fotosisntesis
glicólisis
ciclo de krebs
respiración anaerobia
Cuál es la función de la clorofila en las reacciones lumínicas
captura energía de la luz
unir el CO2 al H2o
Separar para producir O2
Actuar como fuente de Co2
¿Qué organelo celular esta principalmente relacionados con la fotosíntesis?
núcleo
ribosomas
cloroplasto
Mitocondria
La fotólisis en la fotosíntesis es la ruptura de ____________
dióxido de carbono
azúcar
luz solar
agua
Algunas bacterias son capaces de captura energía de una fuente diferente al sol. Estas bacterias se llaman:
fotosintéticas
quimiosintéticas
glicólisis
fotolíticas
¿En qué lugar de la célula ocurre la glicólisis?
dentro del retículo endoplasmático
dentro de la mitocondria
En el citoplasma
Fuera de la célula
Durante la fermentación, el _________ cambia a ácido láctico o alcohol etílico y dióxido de carbono.
ácido pirúvico
ácido cítrico
oxígeno
agua
Las plantas y los animales se parecen en que ambos utilizan _____ para liberar energía química de los enlaces carbohidratos.
dióxido de carbono
oxígeno
metano
ADP
¿Cuál de los siguientes literales No requiere ATP?
Bioluminiscencia
Transmisión de los impulsos nerviosos
Movimientos de los flagelos
Difusión
III. Aplique los conceptos
¿Por qué las células musculares de los humanos contiene más mitocondrias que las células de la piel?
R: Dentro de las células musculares humanas se contienen más numero de mitocondrias que en las células de la piel, ya que son los centros dotados para producción de la energía necesaria para llevar a cabo de manera eficiente el fenómeno bioquímico donde se transforma la energía química en energía mecánica, con ello la consecución de contracción y relajación muscular, proceso fisiológicos en la cual se requiere de altos niveles de energía para su óptima actividad física.
¿Por qué la respiración aerobia y la fotosíntesis son procesos opuestos?
R: La fotosíntesis es el proceso mediante el cual los organismos productores de su propio alimento, se basan en el que el dióxido de carbono y el agua se unen para formar glucosa, por medio de la energía solar.
6 CO2 + 6 H2O + Energía luminosa (clorofila + enzimas) à C6 H12 O6 + 6 O2
En contraste, la respiración celular: es el proceso mediante el cual organismos aerobios, a partir del uso de oxigeno y la degradación de la molécula de glucosa y se libera la energía almacenada en sus uniones químicas. Se obtiene energía, para mantener las actividades vitales de la célula y con ello se conserva la vida.
C6 H12 O6 + 6 O2 (Enzimas) à 6 CO2 + 6 H2O + Energía
(glucosa) (oxígeno) (Dióxido de Carbono) + (agua)
¿Una persona te dice que las plantas “ se alimenta de energía solar en vez de comida.” ¿Qué le podrías decir a esa persona para ayudarla a entender qué produce la fotosíntesis?
R: Le diríamos que las plantas utilizan la luz solar, como fuente primordial para elaborar su alimento y llevar a cabo todas las actividades necesarias para seguir viviendo y con ello producen el oxigeno que necesitamos para vivir los seres humanos. Sin la luz solar, las plantas serían incapaces de procesar su alimento y morirían, lo mismo sucedería con nosotros, sin el oxigeno que ellas nos proporcionan oxigeno disuelto en el aire, tampoco podríamos vivir, pues requerimos de él para llevar a cabo dentro de nuestro organismo diversas actividades de intercambio gaseoso, donde las células de nuestros órganos requieren de él para funcionar óptimamente y procesar los alimentos que ingerimos. De manera que aunque, somos organismos vivientes diferentes, las plantas y los humanos y otros seres dependemos recíprocamente uno de otro, pero muy imprescindiblemente del medio que nos rodea, propicio con elementos y agentes naturales de vitalidad (agua, suelo, luz, aire y diversidad).
¿Qué ocurre con la luz solar cuando se estrella contra una hoja, pero no es atrapada por la fotosíntesis?
R: En ese caso, consideramos que sino es atrapado por la fotosíntesis es almacenada y luego utilizada cuando sea necesario.
Si estuvieras planeando estudiar los compuestos que posiblemente son de la fuente del oxígeno liberado durante la fotosíntesis ¿Qué compuestos tendrías en cuenta?
R: El dióxido de carbono, la glucosa, la clorofila y el agua.
¿Qué le puede ocurrir a la atmósfera terrestre si la fotosíntesis se detuviera súbitamente?
R: Si la fotosíntesis se detuviera en la atmósfera terrestre, se desencadenaría un desequilibrio dentro de la cadena de dependencia, las planta se morirían muy pocas se adaptarían y los organismos dependientes de ellas, también sufrirían grandes cambios en su metabolismo e incluso su desaparición.
Elabora un mapa conceptual: Relacione los siguientes conceptos y frases. Coloca las palabras adecuadas que hagan falta para unir los conceptos de tu mapa. (ATP, fermentación alcohólica, procesos anaeróbicos, ciclo de ácido cítrico, cadena de transporte de electrones, glicólisis, fermentación de ácido láctico.
TIPOS DE RESPIRACIÓN
1. Procesos Aerobios
2. Procesos Anaerobios
2.1 GLICÓLISIS
2.2 FERMENTACIÓN
ALCOHÓLICA
2.3 CADENA DE TRANSPORTE DE
ELECTRONES
GANANCIA DE ATP
1.4
38 MOLÉCULAS DE ATP
2.4
2 MOLÉCULAS DE ATP
1.1 RESPIRACIÓN
CELULAR
1.2 CICLO DEL
ACIDO CÍTRICO
1.3 CADENA DE TRANSPORTE DE
ELECTRONES
Formula hipótesis: se colocaron ramas de elodea bajo luz blanca y se midió la taza de fotosíntesis contando el número de burbujas de oxígeno producidas por cada minuto. Durante 10 minutos como lo muestra la gráfica. Predice lo que puede ocurrir a la taza de fotosíntesis si se coloca un trozo de papel celofán sobre la luz blanca.
R: la elodea como planta subacuática, es una de las plantas más adaptadas a los ambientes acuáticos más hostiles. Por lo tanto, su taza de fotosíntesis disminuiría, progresivamente.
Observa y deduce: para obligar a las células de levadura a fermentarse se las debe colocar en un medio sin oxígeno. ¿Por qué las levaduras llevan a cabo respiración aerobia en vez de fermentación?
R: Aunque la levadura este en un medio sin oxigeno, no se fermentarían, porque hace falta la presencia de bacterias.
Identifica causa y efecto: una planta nativa del desierto de África del sur tiene hojas que crecen prácticamente enterradas, con tan solo una punta de la hoja que sobresalga por encima de la superficie del suelo. Sugiere cómo esta adaptación, ayuda a que estas plantas sobrevivan.
R: Quizás debido a las fuertes condiciones de la atmósfera de África la planta tuvo que adaptarse a nuevos mecanismos de sobre vivencia, quizás tuvo que mejorar su estructura, posee tubérculos y raíces muy profundas que propician su alimentación.
III Semestre
Facilitador: Martín Concepción T MSc. (mconcepción@hotmail.com)
Informe Bioquímica General
Taller de Actividades en Grupo
I. Repaso de Sección
Compara la producción de ATP en la glicólisis con la respiración aerobia
Glicólisis: se lleva a cabo en el citoplasma y no requiere de oxigeno, son simples y ceden energía rápidamente. Se consigue la producción de 2 moléculas de ATP.
Respiración aerobia: ocurre en la mitocondria, utiliza oxígeno y produce más ATP que los procesos anaerobios. Es la descomposición del ácido pirúvico en Co2 y agua. Se consigue la producción de 38 ATP.
En qué difieren la fermentación alcohólica de la láctica
R: Fermentación: descomposición anaerobia de un compuesto orgánico por un sistema enzimático, que facilita utilización de energía por parte de la célula para otro proceso.
Fermentación Alcohólica: La levadura y otros organismos simples son capaces de vivir sin oxigeno y a la vez capaces de convertir el ácido pirúvico formado en la glucólisis como en alcohol etílico. También se produce NAD y el proceso continua. Se consigue el producto de dióxido de carbono y alcohol y la producción de 2 ATP. Se representa d la siguiente manera:
C6 H12 O6 (glucosa) ---à 2 C2 H5 0H (alcohol etílico) + 2 CO2 (Dióxido de Carbono) + 2 ATP (energía)
Fermentación láctica: a partir de la glucosa, se convierte en acido pirúvico y se consigue el producto de acido láctico y 2 ATP : la reacción de su proceso se representa así:
C6 H12 O6 (glucosa) --à 2 C3 H6 03 (ácido láctico) + 2 ATP (energía)
Cómo se produce la mayoría del ATP de la respiración aerobia?
R: La mayoría del ATP de la respiración aerobia se produce utilizando el rompimiento de molécula de glucosa, en presencia o no de oxígeno.
II. Entiende los Conceptos
¿Cuál de las siguientes sustancias No hace parte del ciclo de Calvin?
ATP
Agua
Dióxido de Carbono
NADPH + H+
¿Cuál son los productos de la fotosíntesis?
glucosa y oxígeno
Dióxido de Carbono y agua
Glucosa y dióxido de carbono
Agua y oxígeno
Las plantas deben tener un suministro constante de ____ porque se trata de materia prima para la fotosíntesis.
oxígeno
azúcar
agua
ATP
Los procesos ____ requieren oxígeno, mientras que los procesos _____ no.
anaerobios, aerobios
aerobios, anaerobios
fotolíticas, aerobios
aerobios, respiratorios
Durante todas las conversiones de energía parte de la energía se convierte en _________.
dióxido de carbono
agua
calor
luz solar
En la glicólisis se producen cuatro ATP, pero la producción neta es de ___ ATP
un
dos
tres
cuatro
¿Cuál es el aceptor final de electrones?
agua
hidrógeno
oxígeno
dióxido de carbono
¿Cuál es la molécula que la célula utiliza directamente cuando necesita energía?
azúcar
agua
almidón
ATP
¿Cuál de las siguientes no es una reacción que utiliza energía?
glicólisis
reacción lumínica
reacciones de Calvin
contracción muscular
¿Qué compuestos funcionan como transportadores en muchas reacciones biológicas?
ácidos lácticos
alcoholes
ácidos cítricos
coenzimas
¿Cuándo la levadura fermenta los azúcares en una mezcla para hacer pan ¿Qué producto hace que la masa suba?
dióxido de carbono
agua
alcohol etílico
oxígeno
El (La) _____ es el proceso por medio la cual los organismo autótrofos atrapan la energía solar para construir carbohidratos
fotosisntesis
glicólisis
ciclo de krebs
respiración anaerobia
Cuál es la función de la clorofila en las reacciones lumínicas
captura energía de la luz
unir el CO2 al H2o
Separar para producir O2
Actuar como fuente de Co2
¿Qué organelo celular esta principalmente relacionados con la fotosíntesis?
núcleo
ribosomas
cloroplasto
Mitocondria
La fotólisis en la fotosíntesis es la ruptura de ____________
dióxido de carbono
azúcar
luz solar
agua
Algunas bacterias son capaces de captura energía de una fuente diferente al sol. Estas bacterias se llaman:
fotosintéticas
quimiosintéticas
glicólisis
fotolíticas
¿En qué lugar de la célula ocurre la glicólisis?
dentro del retículo endoplasmático
dentro de la mitocondria
En el citoplasma
Fuera de la célula
Durante la fermentación, el _________ cambia a ácido láctico o alcohol etílico y dióxido de carbono.
ácido pirúvico
ácido cítrico
oxígeno
agua
Las plantas y los animales se parecen en que ambos utilizan _____ para liberar energía química de los enlaces carbohidratos.
dióxido de carbono
oxígeno
metano
ADP
¿Cuál de los siguientes literales No requiere ATP?
Bioluminiscencia
Transmisión de los impulsos nerviosos
Movimientos de los flagelos
Difusión
III. Aplique los conceptos
¿Por qué las células musculares de los humanos contiene más mitocondrias que las células de la piel?
R: Dentro de las células musculares humanas se contienen más numero de mitocondrias que en las células de la piel, ya que son los centros dotados para producción de la energía necesaria para llevar a cabo de manera eficiente el fenómeno bioquímico donde se transforma la energía química en energía mecánica, con ello la consecución de contracción y relajación muscular, proceso fisiológicos en la cual se requiere de altos niveles de energía para su óptima actividad física.
¿Por qué la respiración aerobia y la fotosíntesis son procesos opuestos?
R: La fotosíntesis es el proceso mediante el cual los organismos productores de su propio alimento, se basan en el que el dióxido de carbono y el agua se unen para formar glucosa, por medio de la energía solar.
6 CO2 + 6 H2O + Energía luminosa (clorofila + enzimas) à C6 H12 O6 + 6 O2
En contraste, la respiración celular: es el proceso mediante el cual organismos aerobios, a partir del uso de oxigeno y la degradación de la molécula de glucosa y se libera la energía almacenada en sus uniones químicas. Se obtiene energía, para mantener las actividades vitales de la célula y con ello se conserva la vida.
C6 H12 O6 + 6 O2 (Enzimas) à 6 CO2 + 6 H2O + Energía
(glucosa) (oxígeno) (Dióxido de Carbono) + (agua)
¿Una persona te dice que las plantas “ se alimenta de energía solar en vez de comida.” ¿Qué le podrías decir a esa persona para ayudarla a entender qué produce la fotosíntesis?
R: Le diríamos que las plantas utilizan la luz solar, como fuente primordial para elaborar su alimento y llevar a cabo todas las actividades necesarias para seguir viviendo y con ello producen el oxigeno que necesitamos para vivir los seres humanos. Sin la luz solar, las plantas serían incapaces de procesar su alimento y morirían, lo mismo sucedería con nosotros, sin el oxigeno que ellas nos proporcionan oxigeno disuelto en el aire, tampoco podríamos vivir, pues requerimos de él para llevar a cabo dentro de nuestro organismo diversas actividades de intercambio gaseoso, donde las células de nuestros órganos requieren de él para funcionar óptimamente y procesar los alimentos que ingerimos. De manera que aunque, somos organismos vivientes diferentes, las plantas y los humanos y otros seres dependemos recíprocamente uno de otro, pero muy imprescindiblemente del medio que nos rodea, propicio con elementos y agentes naturales de vitalidad (agua, suelo, luz, aire y diversidad).
¿Qué ocurre con la luz solar cuando se estrella contra una hoja, pero no es atrapada por la fotosíntesis?
R: En ese caso, consideramos que sino es atrapado por la fotosíntesis es almacenada y luego utilizada cuando sea necesario.
Si estuvieras planeando estudiar los compuestos que posiblemente son de la fuente del oxígeno liberado durante la fotosíntesis ¿Qué compuestos tendrías en cuenta?
R: El dióxido de carbono, la glucosa, la clorofila y el agua.
¿Qué le puede ocurrir a la atmósfera terrestre si la fotosíntesis se detuviera súbitamente?
R: Si la fotosíntesis se detuviera en la atmósfera terrestre, se desencadenaría un desequilibrio dentro de la cadena de dependencia, las planta se morirían muy pocas se adaptarían y los organismos dependientes de ellas, también sufrirían grandes cambios en su metabolismo e incluso su desaparición.
Elabora un mapa conceptual: Relacione los siguientes conceptos y frases. Coloca las palabras adecuadas que hagan falta para unir los conceptos de tu mapa. (ATP, fermentación alcohólica, procesos anaeróbicos, ciclo de ácido cítrico, cadena de transporte de electrones, glicólisis, fermentación de ácido láctico.
TIPOS DE RESPIRACIÓN
1. Procesos Aerobios
2. Procesos Anaerobios
2.1 GLICÓLISIS
2.2 FERMENTACIÓN
ALCOHÓLICA
2.3 CADENA DE TRANSPORTE DE
ELECTRONES
GANANCIA DE ATP
1.4
38 MOLÉCULAS DE ATP
2.4
2 MOLÉCULAS DE ATP
1.1 RESPIRACIÓN
CELULAR
1.2 CICLO DEL
ACIDO CÍTRICO
1.3 CADENA DE TRANSPORTE DE
ELECTRONES
Formula hipótesis: se colocaron ramas de elodea bajo luz blanca y se midió la taza de fotosíntesis contando el número de burbujas de oxígeno producidas por cada minuto. Durante 10 minutos como lo muestra la gráfica. Predice lo que puede ocurrir a la taza de fotosíntesis si se coloca un trozo de papel celofán sobre la luz blanca.
R: la elodea como planta subacuática, es una de las plantas más adaptadas a los ambientes acuáticos más hostiles. Por lo tanto, su taza de fotosíntesis disminuiría, progresivamente.
Observa y deduce: para obligar a las células de levadura a fermentarse se las debe colocar en un medio sin oxígeno. ¿Por qué las levaduras llevan a cabo respiración aerobia en vez de fermentación?
R: Aunque la levadura este en un medio sin oxigeno, no se fermentarían, porque hace falta la presencia de bacterias.
Identifica causa y efecto: una planta nativa del desierto de África del sur tiene hojas que crecen prácticamente enterradas, con tan solo una punta de la hoja que sobresalga por encima de la superficie del suelo. Sugiere cómo esta adaptación, ayuda a que estas plantas sobrevivan.
R: Quizás debido a las fuertes condiciones de la atmósfera de África la planta tuvo que adaptarse a nuevos mecanismos de sobre vivencia, quizás tuvo que mejorar su estructura, posee tubérculos y raíces muy profundas que propician su alimentación.
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