16.8: Cálculos de Titulación: Ácido Débil - Base Débil

El pH en diferentes etapas de una titulación de ácido o base débil se calcula utilizando diferentes métodos durante varios pasos de la titulación. Si un ácido o una base débil es el principal determinante del pH, se utilizan la Ka o Kb y una tabla ICE, o la ecuación de Henderson-Hasselbalch. Si hay un ácido o una base fuerte después de la reacción de neutralización, se usa la concentración de los iones de hidronio o hidróxido restantes para calcular el pH.

El pH inicial de 50 mililitros de una solución de ácido acético 0, 10 molar es 2, 87 y se calcula utilizando Ka y una tabla ICE, ya que el ácido acético es el principal contribuyente. Si esta solución que contiene 0, 0050 moles de acetato se titula con hidróxido de sodio 0, 10 molar, los iones de hidróxido reaccionan con el ácido acético para producir acetato, lo que da como resultado un tampón. Por lo tanto, cuando se añaden 10 mililitros de hidróxido de sodio que contiene 0, 0010 moles de iones de hidróxido, se forman 0, 0010 moles de acetato y y quedan 0, 0040 moles de ácido acético.

El pH del tampón se puede calcular sustituyendo estos valores en la ecuación de Henderson-Hasselbalch y es igual a 4, 14. Cuando se agregan 25 mililitros de hidróxido de sodio, la mitad de los moles iniciales de ácido acético se convierten en acetato. En este punto, el pH es igual al pKa, ya que la cantidad de ácido acético y de ion de acetato son iguales.

La adición adicional de hidróxido de sodio hasta 50 mililitros convierte todas las moléculas de ácido acético en acetato y se alcanza el punto de equivalencia. Como los iones de acetato son básicos, el punto de equivalencia se encuentra en la región básica. La concentración del ion de acetato se calcula dividiendo el número de moles por el volumen total de la solución.

El pH se determina usando el Kb para los iones de acetato y una tabla ICE ya que el ion de acetato es el principal contribuyente al pH en el punto de equivalencia. El Kb para el acetato se calcula utilizando la fórmula de Kw es igual a la Ka por Kb y es igual a 5, 6 10⁻¹⁰. Si se sustituyen las concentraciones de equilibrio en la expresión de la Kb da la concentración de hidróxido, 5, 3 10⁻⁶ molar.

El pOH y el pH de la solución son 5, 28 y 8, 72, respectivamente. La adición adicional de hidróxido de sodio en la solución da como resultado una mezcla de iones de acetato e hidróxido de sodio. Sin embargo, la concentración final de hidróxido de sodio determina el pH de la solución, a la que una base es más fuerte que el acetato.

Por lo tanto, si se agregan 70 mililitros de hidróxido de sodio a la solución, la concentración final de iones de hidróxido se puede calcular restando los moles totales de ácido acético, 0, 0050 moles, de los moles totales de iones de hidróxido agregados, 0, 0070 moles, y dividiendo por el volumen total de la solución, 120 mililitros o 0, 12 litros. Como la concentración de iones de hidróxido es 0, 017 molar, se calcula que el pOH y el pH de la solución son 1, 78 y 12, 22, respectivamente.