Cálculo de pH para disoluciones ácido-base

SEGUNDA ENTREGA

Cálculo de pH para disoluciones ácido-base

Cesar Augusto Herrera Cita

Andrés Felipe Cubides López

Verónica Blanco Mendoza

Wilson Nicolás Gaitán García

Natalia Peña González

Samuel Julián Sánchez Domínguez

Juanita Ruiz Montaño

1. Descripción del problema

En la naturaleza se pueden clasificar las sustancias según su concentración de iones H+ o H3O+ siendo considerada ‘ácida’ una sustancia con una alta concentración de este ion, alta capacidad para aceptar un par de electrones o su habilidad para ceder protones, asimismo se considera ‘básica’ aquella sustancia que tiene una alta concentración de iones OH-, capacidad para ceder un par de electrones o para aceptar protones.

Es importante mencionar que la concentración se manejará en términos de moles de sustancia por litro de disolución, cómo lo establece el SIU.

Estos valores de concentración del ion hidronio se pueden entender con la función logarítmica de pH (Ecuación 1)  que ubica a la sustancia en una escala, siendo pH = 0 muy ácido y pH = 14 muy básico o alcalino. De la misma manera se puede encontrar la función de pOH (Ecuación 2), donde los valores se invierten. Esto demuestra que ambas funciones son dependientes y por lo tanto, tendrán otra función que las relacione.

                Ecuación 1[pic 1]

        Ecuación 2[pic 2]

Puesto que el pH está relacionado con la acidez de una sustancia y el pOH con su basicidad, surgen otras dos ecuaciones con constantes para cada uno respectivamente.

                Ecuación 3[pic 3]

                Ecuación 4[pic 4]

       y         [pic 5][pic 6]

*Estos valores de las constantes K están definidos para cada sustancia a distintas temperaturas según el sistema.

Cuando ocurre una reacción ácido-base monoprótica, se producen una base (A-) y un ácido (HA) respectivamente.

La sustancia neutra (pH = pOH = 7.00) más conocida es el agua (a 25°C). Tiene la misma concentración de iones hidronio e hidroxilo, por lo que a partir de una relación entre el comportamiento del agua y las anteriores ecuaciones, se obtiene una tercera, la constante Kw

        Ecuación 5[pic 7]

Entendiendo el fundamento teórico detrás, pasamos a trabajar en las ecuaciones para sistemas monopróticos y polipróticos.

Descripción del sistema                           Donde j: [1,n][pic 8]

Ecuación de estabilidad                           [pic 9]

        Balance de masa                         [pic 10]

        Balance de carga        [pic 11]

        Balance de masa en términos de                 [pic 12][pic 13]

[pic 14]

[pic 15]

                Balance de carga en términos de [pic 16]

                [pic 17]

                [pic 18]

Igualación de ambos balances         [pic 19]

[pic 20]

Ecuación final

[pic 21][pic 22]

[pic 23]

1. Objetivos

[pic 24]

General:

Específicos:

• Crear una base de datos con las constantes de acidez, con base en los apéndices de libros de química analítica.
• Desarrollar el modelo matemático, que será implementado como algoritmo en el programa.
• Asegurar que el programa pueda funcionar con varios tipos de unidades, y a su vez, realizar conversiones.

1. Avance de uno de los objetivos específicos

Guion video

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