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Resolución de ejercicios de Ácido-Base - Contenido educativo
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Resolución paso a paso de 6 ejercicios de ácido-base muy sencillos. Equilibrios, pH, grado de disociación y constantes.
Buenos días, ¿qué tal queridos alumnos?
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Espero que estéis pasando unas felices vacaciones junto con vuestras familias.
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Hace unos días, el martes, os propuse que intentárais unos ejercicios.
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Este es el aula virtual, sabéis que están aquí, ¿verdad?
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Ejercicios de ácido base para practicar.
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Los primeros, del 1 al 6, los estuvimos haciendo en clase.
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Aquí tenéis cálculo del pH de grado de disociación de ácidos y bases débiles a partir de sus constantes, 7, 8, 9, 10.
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y luego el 11 y el 12
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a partir del revés, a partir del pH
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calcular la constante de acidez, os propuse estos
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¿verdad? estos ejercicios
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por si podéis intentarlos
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durante estas fiestas
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los tenéis aquí
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¿verdad? lo que voy a hacer
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ahora es resolverlos
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aquí está, bueno, entonces
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espero que los hayáis
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intentado primero, insisto
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voy a corregir los ejercicios 7, 8, 9
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10, 11 y 12
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Yo creo que lo mejor es intentarlos vosotros y luego ver este vídeo
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También podéis ver el 7, cómo resuelvo el ejercicio 7
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Y luego intentar vosotros hacer el 8, pausar el vídeo
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Y una vez visto cómo se hace el 7, os ponéis con el 8 y sucesivos
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Pero bueno, ahí ya vosotros mismos
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Sería bueno que vierais uno o dos por lo menos
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Y luego intentáis el resto o que los intentéis todos y luego veáis el vídeo
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Ahí os autoevaluáis vosotros
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Vamos allá
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El primer ejercicio, calcula el pH de una disolución de ácido hipobromoso 0,5 molar
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Y te dan la constante de acidez 2,1 por 10 a la menos 9
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Adimensional, claro
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El ácido hipobromoso hay que saberlo formular
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Es un ácido oxoácido del bromo, ¿verdad?
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Es decir, el bromo tiene valencias 1, 3, 5 y 7
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Como es hipobromoso, con la nomenclatura tradicional
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Que es la que se utiliza en selectividad, sobre todo
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Hipooso es la más baja, es decir, es la valencia 1
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Te va a quedar este ácido, HBRO, con una concentración de 0,5 molar, como digo.
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Establecemos el equilibrio. Es un ácido débil, por lo tanto se genera un equilibrio.
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Si fuera un ácido fuerte, sabéis que la flecha sería solo hacia la derecha y se disociaría completamente.
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Como es un ácido débil, se disocia parcialmente y forma un equilibrio.
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Inicialmente tienes una concentración de 0,5 molar.
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Al echarle agua, al disolverlo en agua, pues inicialmente no tienes nada a la derecha del equilibrio.
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pero luego cuando se alcanza el equilibrio pues ha desaparecido parte del ácido hipobromoso
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y se ha generado aniones bromato, perdón, hipobromato, hiporromito, perdón
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aniones hipobromito y cationes hidronio, ¿de acuerdo?
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entonces te preguntan el pH, bueno sabéis que el pH por definición es el menos logaritmo de la concentración de cationes hidronio
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así que si calculamos la X, perdón, si tenemos la X lo tenemos todo
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La constante de acidez, ¿verdad? También nos la dan
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Entonces, ¿cómo es la constante de acidez?
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El producto de acidez de un ácido débil
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Pues x por x, ¿verdad?
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El producto de los productos
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Dividido entre la concentración, ¿verdad?
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En el equilibrio del ácido
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Eso es 2,1 por 10 a la menos 9
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Que es un dato
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Si pasamos esto al otro lado multiplicando
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Nos va a quedar una ecuación de segundo grado
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Como es un ácido débil, muy débil
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como podéis ver con la constante que es 10 a la menos 9, podemos hacer la aproximación de que 0,5 es mucho más grande que x,
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es decir, que se va a disociar muy poquito.
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La aproximación de ácido débil nos va a hacer que podamos quitar este menos x, porque si es despreciable,
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pues 0,5 menos algo muy pequeño, muy pequeño, muy pequeño, pues queda aproximadamente 0,5.
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Nos queda que x por x partido por 0,5 es 2,1 por 10 a la menos 9.
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Esto lo podemos hacer, insisto, porque es un ácido débil.
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si pasamos el 0,5 al otro lado multiplicando
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me queda la aproximación x al cuadrado es esto
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y si hacemos la raíz cuadrada
00:04:01
pues nos queda que x es 3,24 por 10 a la menos 5 polar
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es la concentración tanto de aniones hipobromito
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como de cationes hidronio
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claro, el logaritmo, el menos logaritmo
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de esta concentración de cationes hidronio
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es la definición de pH
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vale la pena darse cuenta de que
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efectivamente la aproximación de acelidad o débil
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Era correcta, efectivamente, 0,5 es mucho más grande que x, ¿vale?
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Que son 32 millonésimas, ¿vale?
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Que es una cosa muy canija.
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Si hacemos el menos logaritmo de esta cantidad,
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el menos logaritmo de la concentración de gaseo en sidronio,
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¿verdad? Tenemos el menos logaritmo del 3,24 por 10 a la menos 5
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y te queda 4,49, que es la solución que nos daban.
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Si no los habéis intentado, mirando este ejercicio,
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es muy buena idea que ahora que veis este ejercicio
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Podéis intentar al menos el 8
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El 8 es igual
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Si queréis, paísos el vídeo
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Y intentáis el ejercicio 8
00:05:01
Venga, vamos a corregirlo
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Entonces, el ejercicio 8 es lo mismo
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Calcula el pH de la disolución formada
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Cuando se disuelve 3,45 gramos de ácido fórmico
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Te da la fórmula
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A diferencia del ejercicio anterior que tenías que saberla
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En este también tendrías que saberla
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Hay que saber formular, aunque sea orgánica
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Tenéis que saber unos mínimos
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Que sé que no los visteis el año pasado
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Pero son compuestos que aparecen muchísimo
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y son siempre los mismos. El ácido fórmico, el ácido acético, el ácido benzoico, son compuestos orgánicos que salen siempre y os los tenéis que aprender.
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Entonces, 3,45 de ácido fórmico, medio litro de agua y te dan la constante de acidez. Otra vez lo mismo, ¿vale?
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Lo primero, calculamos la concentración. Los 3,45 gramos dividido entre la masa molecular del ácido fórmico, ¿verdad?
00:05:42
32 del carbono, perdón, 12 del carbono, 32 de 2 oxígenos y 2 de los 2 hidrógenos.
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Sacamos los moles, dividimos entre el volumen, que es 0,5 litros, te queda 0,15 molar.
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Como es un ácido débil, ¿verdad?, como podemos ver por la constante, podemos establecer un equilibrio de disociación.
00:06:01
Entonces, este ácido, ¿verdad?, que inicialmente tenemos una concentración de 0,15, se disocia, ¿vale?,
00:06:06
Y perdemos una parte que es X y esa parte X que desaparece de ácido fórmico.
00:06:13
He puesto mal el...
00:06:21
Aquí va el ácido fórmico, lo he puesto mal.
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Este es el ácido fórmico, HCOH.
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Aquí iría el formato, ¿vale?
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El anión formato, me he equivocado.
00:06:31
Pero bueno, los números están bien, 0,15 menos X.
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Aquí tendríamos X de formato y X de catión amonio.
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como la constante de acidez es pues x por x partido por 0,5 menos x
00:06:42
y nos dan esa constante de acidez
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nos queda esta ecuación donde de nuevo podemos hacer la aproximación de ácido de 1000
00:06:49
es decir 0,15 es mucho más grande que la concentración x
00:06:53
que es lo que se pierde porque se disocia poco
00:06:56
efectivamente si hacemos esa aproximación
00:06:58
si hacemos que x sea tan pequeño que lo podamos despreciar frente a 0,15
00:07:02
nos queda esto, pasamos el 0,15 al otro lado multiplicando
00:07:05
y hacemos la raíz cuadrada
00:07:09
y nos queda 0,0056 molar, que si os fijáis, efectivamente es una aproximación correcta
00:07:10
porque es 100 veces más pequeño, 0,005 es 100 veces más pequeño que 0,5
00:07:18
así que la aproximación de ácido débil era correcta
00:07:23
si hacemos el logaritmo, el menos logaritmo de esta x, que es la concentración de cationes hidróneo
00:07:26
nos queda el pH, que es 2,25
00:07:31
como veis es igual que la anterior, la única diferencia es que hemos tenido que calcular la concentración
00:07:33
el siguiente ejercicio
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¿verdad?
00:07:40
ya es
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bueno, es un poquito diferente
00:07:42
me gustaría que te dieras cuenta
00:07:44
de una cosa
00:07:45
si miráis las soluciones
00:07:47
en las soluciones me parece que viene 2,26
00:07:48
¿vale?
00:07:50
efectivamente si resolvemos la ecuación del segundo grado
00:07:51
¿vale?
00:07:53
sin hacer esta aproximación
00:07:54
pasamos esto al otro lado multiplicando
00:07:55
y resolvemos la ecuación del segundo grado
00:07:57
que es un poco tedioso
00:07:58
pero tampoco es difícil
00:07:59
la
00:08:00
x
00:08:01
¿vale?
00:08:04
nos cambiaría un poquitín
00:08:04
lo suficiente como para que el pH en lugar de 2,25 saliera 2,26.
00:08:06
Es decir, podríamos decir que está en el límite de la aproximación, ¿verdad?
00:08:10
Pero bueno, 2,25, 2,26 está perfecto.
00:08:13
Siguiente ejercicio, el 9, dice, tenemos una disolución acuosa de ácido acético.
00:08:17
El ácido acético es otro de los que tenemos que conocer, nos tenemos que saber esa fórmula.
00:08:22
Es el ácido etanoico, ¿verdad?
00:08:26
Con dos carbonos y un grupo carboxi.
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Bueno, CH3, COH, hay que sabérselo.
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y su concentración es 0,055 molar.
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Nos dan de nuevo la constante de acidez y nos preguntan el pH,
00:08:41
y esta vez nos preguntan además el grado de disociación del ácido acético.
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¡Súper fácil! Con la X es muy fácil calcular la alfa, ¿verdad?,
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que es el grado de disociación del ácido acético.
00:08:50
Tenemos aquí el equilibrio.
00:08:52
Si os fijáis, el ácido acético también es un ácido débil.
00:08:55
Inicialmente tenemos esta concentración, se disocia,
00:08:58
perdemos un poquito de acético, y eso es lo que se forma de etanoato,
00:09:01
o acetato, y catio disidronio.
00:09:06
Si lo ponemos en función de la alfa en lugar de en función de la X,
00:09:10
pues nos quedan estas expresiones.
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En cualquier caso, la constante de acidez es, como siempre,
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X por X dividido entre la concentración que nos ha quedado en el equilibrio de ácido acético.
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Es decir, esta expresión.
00:09:24
De nuevo, podemos hacer la aproximación de ácido débil,
00:09:26
es decir, que 0,055 va a ser mucho más grande que lo que perdemos,
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por ser un ácido débil, por lo poquito que se disocia, ¿verdad?
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porque es un equilibrio, entonces quitamos la x del denominador, ¿verdad?
00:09:35
porque es 0,055, es mucho más grande y solo tenemos que pasar el 0,055 al otro lado multiplicado
00:09:40
y hacer la raíz cuadrada, nos queda una x que es 9,95 por 10 a la menos 4 molar
00:09:47
efectivamente la aproximación de ácido débil de nuevo era correcta
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Porque 0,055 es mucho más grande, ¿verdad?, que 0,000, el 9,95 este, por dice el al menos 4.
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Entonces, hemos comprobado que la aproximación era correcta.
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Solo tenemos que hacer, para calcular el pH, el logaritmo neperiano, el menos logaritmo decimal, perdón,
00:10:11
el menos logaritmo decimal de esta X, de la concentración de caliones hidróneo.
00:10:17
El pH, por lo tanto, es el menos logaritmo de este número que acabamos de calcular, de la X,
00:10:21
y nos queda exactamente 3, como decía la solución.
00:10:26
Además nos piden la alfa, el grado de disociación, pero es que es muy fácil, ¿verdad?
00:10:29
Porque sabemos que esta x, como podemos ver, es exactamente alfa por 0,055.
00:10:33
Así que, como tenemos la x, despejando, nos queda que alfa es 0,018.
00:10:39
Es decir, el ácido acético solo se disocia un 1,8%, ¿vale?
00:10:44
Apenas un 2%, apenas 2 de cada 100 moléculas de ácido acético,
00:10:49
2 de cada 100 moléculas aproximadamente se disocian, ¿verdad?
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Siguiente ejercicio te dice la concentración de ionización de la anilina, ¿vale?
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La anilina es una amina, las estudiaremos, ¿vale?
00:11:09
Las estudiaremos cuando veamos que pica el carbono,
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las tendría que haber estudiado el año pasado o incluso el anterior, pero bueno.
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La anilina, te dan la fórmula, es la benzanamina, este es un benzeno, es un benzeno que se le ha añadido un amina, un radical amina.
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Bueno, la anilina en agua tiene una constante de basicidad esta vez, este no es un ácido, es una base, ¿verdad?
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Una base débil, muy débil, fijaos en la constante, es 10 elevado a menos, 10.
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Añadimos 9,3 gramos de anilina en agua para obtener 250, un cuarto de litro, ¿verdad?, de disolución.
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calcula la alfa, el grado de disociación
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y el pH, la disolución resultante
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el pH, cuidado, tenemos la K sub B
00:11:51
calcularemos el pOH
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y luego el pH, restándoselo a 14
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muy fácil
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entonces, primero, la concentración de anilina
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bueno, pues los 9,3 gramos
00:12:02
dividido entre 72
00:12:04
del carbono
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14 del nitrógeno
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y 7 de los 7 hidrógenos
00:12:09
estos son los moles que lo dividimos entre el volumen
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que nos lo dan los 250 mililitros
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son 0,25 litros, nos queda 0,4 molar
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Esa es la concentración de anilina. Muy bien. Establecemos el equilibrio, como buena base débil que es, se disocia en agua, ¿verdad?, creando un catión, cuidado, y ahora un anión hidróxido, ¿verdad?
00:12:17
Por eso es una base, genera aniones hidróxido, ¿verdad? Entonces, inicialmente tienes 0,4, establecemos el equilibrio, se disocia un poquito, ese poquito que desaparece de anilina es lo que se forma de catión y de anión hidróxido, ¿verdad?
00:12:29
Si lo escribimos en función de la constante de disociación, perdón, en función del grado de disociación, de la alfa, ¿vale?
00:12:47
Nos quedan estas expresiones y ahora utilizamos la constante de basicidad que nos la dan, que es este por este dividido entre este, claro.
00:12:54
Lo tenemos ahí, 0,4 por alfa por 0,4 por alfa, te queda 0,4 al cuadrado por alfa al cuadrado, dividido entre esto, lo podemos simplificar,
00:13:01
un 0,4, un cuadrado
00:13:10
se va con el 0,4 y luego
00:13:12
podemos hacer la aproximación de que 1
00:13:14
¿verdad? es mucho más grande
00:13:16
que alfa, efectivamente, que lo va a ser
00:13:19
como es una base muy débil, muy débil
00:13:21
1 va a ser mucho más grande que alfa
00:13:23
así que esta alfa la quitamos, porque es mucho más pequeña
00:13:25
¿verdad? entonces nos queda
00:13:27
solo el numerador, porque nos queda
00:13:28
0,4, el cuadrado
00:13:31
recordad que he seguido con este, por la alfa
00:13:33
al cuadrado, porque abajo solo te queda el 1
00:13:35
entonces 0,4 por alfa al cuadrado
00:13:36
es la constante de basicidad, pasamos el 0,4 dividiendo y hacemos la raíz cuadrada
00:13:39
y nos queda que alfa es, el grado de asociación, 3,28 por 10 elevado a menos 5
00:13:44
que efectivamente la aproximación de base de Wiener era correcta
00:13:49
porque 1 es mucho más grande que esta canijada, ¿verdad?
00:13:52
Entonces, ahora ya tenemos la alfa, ya tenemos el grado de asociación
00:13:56
lo dejamos así, no hace falta ponerle tantos porcientos
00:14:00
ya solo nos falta el pH, bueno, primero calculamos el pOH
00:14:02
el pOH es el menos logaritmo de la concentración de aniones hidroxi
00:14:06
entonces el pOH es el menos logaritmo de 0,4 por alfa
00:14:11
donde alfa es el 3,28 por h de la menos 5
00:14:16
nos queda un pOH de 4,88
00:14:19
por lo tanto el pH es 14 menos el pOH
00:14:21
como ya hemos visto en clase
00:14:25
14 menos el 4,88 nos queda un pH básico
00:14:26
más grande de 7
00:14:30
fijaos que en todos los ejercicios anteriores el pH era más pequeño que 7
00:14:32
ahora es más grande que 7 porque es un pH básico
00:14:36
claro, es que es una base, ¿verdad? la anilina
00:14:39
muy bien, vamos a por el penúltimo ejercicio, el 11
00:14:41
de nuevo es un ácido, tenemos el ácido benzoico
00:14:46
que hay que sabérselo, C6H5COH, ¿verdad?
00:14:50
este es el benzeno y este es el grupo carboxi, el grupo ácido
00:14:54
el ácido carboxílico, entonces este es el ácido benzoico
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tenemos 6,15 gramos de ácido benzoico y hay que disolverlo disueltos en 0,6 litros de agua
00:15:04
nos dan el pH, en esta ocasión en lugar de calcular el pH nos dan el pH
00:15:11
en lugar de darnos la constante de acidez y pedirnos el pH
00:15:15
nos dan el pH y nos piden la constante de acidez
00:15:20
es el mismo tipo de ejercicio pero al revés
00:15:23
de nuevo calculamos la concentración inicial
00:15:25
de ácido benzoico
00:15:28
cogemos los 6,15 gramos
00:15:30
lo dividimos entre la masa molecular
00:15:32
6 carbonos
00:15:34
6 por 12, 84
00:15:36
2
00:15:37
oxígenos
00:15:39
2 por 16, 32 y 6 hidrógenos
00:15:42
y lo dividimos entre 0,6 litros
00:15:44
que son los 600 mililitros que nos queda
00:15:46
0,084 molar
00:15:47
ahora tenemos el equilibrio como siempre
00:15:49
es un ácido débil
00:15:51
en agua se disocia, se queda el anión
00:15:52
este sería el benzoato
00:15:56
ese sería el anión benzoato
00:15:58
y el catión
00:16:00
amonio, hidronio
00:16:02
perdón, es el catión hidronio que da
00:16:04
la acidez, ¿verdad? la disolución
00:16:06
tienes originalmente 0,084
00:16:07
se disocia, en el equilibrio te queda
00:16:10
0,084 menos lo que has perdido
00:16:12
que lo que has perdido
00:16:14
de ácido benzoico es lo que se ha formado
00:16:16
de benzoato
00:16:18
y de catión hidronio
00:16:19
muy bien, ahora queremos calcular
00:16:22
estas x, muy bien
00:16:24
como tenemos el pH es muy fácil
00:16:26
el pH es el menos logaritmo
00:16:28
de esta x, de la concentración de cationes
00:16:30
hidróneo, entonces, ¿cómo se
00:16:32
despeja la x? sabéis que para despejar
00:16:34
del logaritmo, primero el menos pasa a ir al otro lado
00:16:36
y luego, ¿qué es el logaritmo? es el número
00:16:38
al que tienes que elevar 10, porque es el logaritmo decimal
00:16:40
es el número al que tienes que elevar 10 para que te dé
00:16:42
x, es decir, que x es
00:16:44
10 elevado a menos 2,64, te lo hace
00:16:46
la calculadora, por favor compróbate
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esta operación, da
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2,29 por 10 a la menos 3, comprobad que todos, pausad un momentito el vídeo
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y comprobad todos que con la calculadora
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10 elevado a menos 2,64 os da 2,29 por 10 a la menos 3
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comprobadlo con la calculadora, por favor, vale, espero que lo hayáis hecho
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y os haya salido, si no me preguntáis, vale, entonces, tenemos la x
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es decir, tenemos la concentración de cationes hidróneo
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muy bien, ahora que tenemos la x, verdad, podemos
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escribir la constante de equilibrio, que va a ser
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de nuevo, como siempre, x por x
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dividido entre
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el reactivo, ¿verdad?
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O enviamos el agua, que no entra en la constante.
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Nos queda que la constante
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de acidez es, efectivamente, x por x
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partido por 0,084
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menos x, metemos
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el valor de la x, aquí, aquí
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y aquí, ¿verdad? Y nos
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queda 6,42 por 10 elevado a
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menos 5 de constante de acidez
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como daba de resultado
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el ejercicio
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muy bien, como veis
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es el mismo tipo de ejercicio que antes, solo que antes nos daba
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la constante de acidez, nos pedían el pH
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ahora con el pH hay que calcular la constante de acidez
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vamos a por el último ejercicio
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en el último ejercicio dice
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preparamos una disolución de un ácido débil como es
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el acético, otra vez el acético
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el ácido del vinagre, verdad, de etanoico
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este es el ácido que aparece en el vinagre
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es muy importante que sabes la
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fórmula, fijaos que aquí no te la dan
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porque la tienes que saber, CH3COH
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COH, disolviendo 0,3 moles de este ácido en agua. Muy bien, el volumen total de la disolución es 0,05
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litros. Fenomenal, porque ya con eso ya voy a poder calcular la concentración, ¿verdad? 0,3 moles
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dividido entre 0,05 litros son 6 molar. La disolución tiene un pH de 2. Fenomenal, muy fácil, hay que
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hacer otra vez lo mismo. Establecemos, como siempre, el equilibrio. Inicialmente tenemos 6 molar y nada
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de lo otro, cuando se alcanza el equilibrio, se ha disociado, hemos perdido X del ácido acético
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y se han formado X de acetato y X de catión hidróneo. Muy bien, con la X, ¿verdad?
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¿Es verdad que lo que estamos buscando, que nos está preguntando? Esta X la vamos a calcular
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a partir del pH. Como el pH es el menos logaritmo decimal de X y es 2, pues X es 10 elevado
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da menos 2. 10 elevado a menos 2, evidentemente, en este caso es muy fácil, es 0,01. Y ahora,
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esto es lo que nos pide el apartado A, ¿verdad? O sea, la concentración de cationes hidronio
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es simplemente 0,01. Es muy fácil. 0,01 molar. Para calcular la constante de acidez del acético
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otra vez, igual que en el ejercicio anterior, como tienes la x y sabes que la constante
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de acidez es x por x dividido entre 6 menos x, nos queda x por x partido por 6 menos x.
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Metemos el valor de la x, que es el 0,01, aquí, aquí y aquí, y nos queda 10 elevado a menos 4,
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elevado al cuadrado, partido por 6 menos 0,01, que es 5,99.
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El resultado es 1,64 por 10 elevado a menos 5, adimensional, claro.
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Bueno, si tenéis alguna duda, no dudéis en preguntarme en el foro, ¿vale?
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Muchos abrazos a todos, os deseo de verdad unas felices fiestas, nos vemos en enero,
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e insisto, si tenéis cualquier duda de este vídeo
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por favor, no dudéis en escribirme
00:20:14
en el foro de ácido base
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¿vale?
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¡Feliz Navidad y abrazos a todos!
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- Idioma/s:
- Autor/es:
- Jorge García García
- Subido por:
- Jorge G.
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- Reconocimiento - No comercial - Compartir igual
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- 27 de diciembre de 2020 - 14:39
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- IES JORGE GUILLÉN
- Duración:
- 20′ 24″
- Relación de aspecto:
- 1.78:1
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- 1920x1080 píxeles
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