Ejemplo \(\PageIndex{1}): Valoración de un ácido débil
Supongamos que se valoran 13,00 mL de un ácido débil, con una molaridad de 0,1 M, con NaOH 0,1 M. Cómo dibujaríamos esta curva de valoración?
Solución
Paso 1: En primer lugar, tenemos que averiguar dónde empieza nuestra curva de valoración. Para ello, encontramos el pH inicial del ácido débil en el vaso de precipitados antes de añadir cualquier NaOH. Este es el punto en el que comenzará nuestra curva de valoración. Para encontrar el pH inicial, primero necesitamos la concentración de H3O+.
Establezca una tabla ICE para encontrar la concentración de H3O+:
| (HX\) | (H_2O) | (H_3O^+) | (X^-\) | |
|---|---|---|---|---|
| Inicial | 0.1M | |||
| Cambio | -xM | +xM | +xM | Equilibrio | (0.1-x)M | +xM |
\a
\a0,023\a;M]
Resolver para el pH:
\a-\log_{10}(0.023)=1,64]
Paso 2: Para dibujar con precisión nuestra curva de valoración, necesitamos calcular un punto de datos entre el punto inicial y el punto de equivalencia. Para ello, resolvemos el pH cuando la neutralización se ha completado en un 50%.
Resolvemos los moles de OH- que se añaden al vaso de precipitados. Podemos hacerlo encontrando primero el volumen de OH- añadido al ácido a la mitad de la neutralización. 50% de 13 mL= 6,5mL
Utiliza el volumen y la molaridad para resolver los moles (6,5 mL)(0,1M)= 0,65 mmol OH-
Ahora, resuelve los moles de ácido a neutralizar (10 mL)(0.1M)= 1 mmol HX
Establezca una tabla ICE para determinar las concentraciones de equilibrio de HX y X:
| (HX\) | (H_2O) | (H_3O^+) | (X^-\N-) | |
|---|---|---|---|---|
| Inicial | 1 mmol | |||
| Base añadida | 0.65 mmol | |||
| Cambio | -0,65 mmol | -0.65 mmol | -0,65 mmol | |
| Equilibrio | 0.65 mmol | 0,65 mmol |
Para calcular el pH al 50% de neutralización, utiliza la aproximación de Henderson-Hasselbalch.
pH=pKa+log
pH=pKa+ log
pH=pKa+log(1)
Por tanto, cuando el ácido débil está neutralizado al 50%, pH=pKa
Paso 3: Resolver el pH en el punto de equivalencia.
La concentración del ácido débil es la mitad de su concentración original cuando se completa la neutralización 0,1M/2=.05M HX
Establezca una tabla ICE para determinar la concentración de OH-:
| (HX\) | (H_2O) | (H_3O^+) | (X^-\N-) | |
|---|---|---|---|---|
| Inicial | 0.05 M | |||
| Cambio | -x M | +x M | +x M | Equilibrio | 0.05-x M | +x M | +x M |
Kb=(x^2)M/(0.05-x)M
Dado que Kw=(Ka)(Kb), podemos sustituir Kw/Ka en lugar de Kb para obtener Kw/Ka=(x^2)/(.05)
\N-(2.67)(10^{-7})
Paso 4: Resolver el pH después de añadir un poco más de NaOH pasado el punto de equivalencia. Esto nos dará una idea precisa de dónde se nivela el pH en el punto final. El punto de equivalencia es cuando se añaden 13 mL de NaOH al ácido débil. Vamos a encontrar el pH después de añadir 14 mL.
Resuelve los moles de OH-
Resuelve los moles de ácido
Arma una tabla ICE para determinar la concentración de \(OH^-\):
| (HX\) | (H_2O) | (H_3O^+) | (X^-\) | ||
|---|---|---|---|---|---|
| Inicial | 1 mmol | Base añadida | 1.4 mmol | ||
| Cambio | 1 mmol | 1 mmol | 1 mmol | ||
| Equilibrio | 0 mmol | 0.4 mmol | 1 mmol |
=\frac{0,4\\\️}{10\️+14\️}=0,17\️]