Diagrama de Sillen

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Diagrama de Sillen

Introducción

El diagrama de sillen es uno de los 2 diagramas conocidos por el cual se puede graficar la hidrólisis. Utilizando métodos matemáticos, combinándolos con los métodos analíticos podemos obtener ecuaciones exactas para determinar las diferentes componente de una solución, por lo mismo si podemos relacionar estas dos ramas de la ciencia, podemos demostrar el comportamiento de una solución al ser diluida en agua, lo que es básicamente el significado de hidrólisis. Al combinar estos 2 métodos podemos sacar pendientes y regionalizar ciertas áreas de la grafico para poder obtener resultados más exactos en su realización

En el siguiente trabajo veremos como se desarrolla y diagrama de sillen, a partir de una pequeña introducción de lo que es hidrólisis, indicando algunas ecuaciones que nos serán útiles para el desarrollo de dicho diagrama, el cual tiene una gran similitud con el diagrama de flood, dándonos cuenta que ambos diagramas tiene la misma regionalización, y comparten algunas de sus ecuaciones.

Diagrama de sillen

Para poder entender que se trata o para que sirve el diagrama de sillen, primero se debería de ver una pequeña introducción de lo que es hidrólisis, ya que para determinar las constantes, el pH, de una solución en hidrólisis utilizamos el diagrama de sillen.

Hidrólisis: conocemos como hidrólisis al proceso en el cual una molécula de agua reacciona con un o más iones de una sal, conjugada de un ácido o base débil. La palabra Hidrólisis significa literalmente, descomposición por medio del agua. Es el proceso contrario a la neutralización.

En la unidad de disociación nos dimos cuenta que una reacción ácido-base, cuando el ácido o la base es débil se disocian parcialmente por ello la reacción puede regresar a su forma original hasta encontrar el equilibrio entre ellas, pero cuando se utiliza un ácido o base fuerte rara vez se regresa a su forma original y se disocia totalmente sin dar lugar a la hidrólisis, este proceso de reacción de ácidos o bases fuertes rara vez dan lugar a la hidrólisis por eso a los iones de la reacciones de este tipo se les llama iones apróticos.

La hidrólisis se puede decir que es inversamente proporcional al poder de disociación. Esto significa que una sal proveniente de un ácido débil hidrolizará menos al agua que una sal proveniente de un ácido muy débil. Esto lo podemos deducir de la siguiente ecuación:

En donde:

Kh = la constante de hidrólisis

Kw = la constante de iotización del agua

Ka/b = constante de equilibrio del soluto.

La hidrólisis al igual que la disociación se puede determinar por un método gráfico no menos exacto que el método analítico, la hidrólisis se puede determinar por 2 diferentes diagramas que son:

Diagrama de Flood

Diagrama de sillen

Este segundo se utiliza con mayor frecuencia en la hidrólisis por su versatilidad para con este tema del análisis químico. Los 2 diagramas tienen un tipo de relación entre si y por ello la regionalización es similar en ambos diagramas tomando en cuanta que en hidrólisis rara vez podremos trabajar con un ácido o base fuerte, y por ello solo se toma en cuanta las regiones cuando el ácido o base son débiles o muy débiles, tomando en cuanta la versatilidad de estos compuestos que en algún momento determinado pueden llegara ser fuertes.

El diagrama de sillen es una forma de expresar el pH vrs la concentración molar del soluto, tomando en cuenta que al igual que el diagrama de Flood, en este también podemos graficar el %, y tomar en cuenta la constante de ionización de cada soluto en la reacción. Este es un ejemplo de la regionalización del diagrama de sillen.

Figura 1

En la figura número uno podemos observar como esta regionalizado el diagrama de pillen, como anteriormente se indico la regionalización de tanto de Flood como el de Sillen son similares. En el color celeste representa la región de los ácidos o bases débiles; la región representada con el color amarillo son los ácidos o bases muy débiles, que en algunos casos no se toma en cuenta la concentración del soluto para determinar el pH si no que solo se toma en cuenta el aporte iónico del agua.

Las ecuaciones que se utilizan en el diagrama son las siguientes:

[H+]3 - Ka[H+]2 + (KW + Ka Ca) [H+] - KW Ka = 0

pHh = pKw /2 + pKa /2 + ½ pCs

p0 = pKw /2 - pKa /2 - ½ pCs

Mas adelante en los ejemplos estarán mas explicitas las gráficas.

Como pueden ver en la región celeste se utilizará la ecuación No.6 para determinar concentración de hidroxilos o protones y la ecuación No.9 para fracción de disociación. En la región amarilla se utilizará la ecuación No.4 para determinar concentración de hidroxilos o protones y la ecuación No.6 y también se utilizará para determinar la fracción de sal disociada. En la grafica número 2 veremos ya montado un comportamiento de una solución en el diagrama de sillen.

Figura 2

Diagrama de sillen para hidrólisis mixta: anterior mente habíamos comentado los fundamentos de la hidrólisis, y se grafico como debe de ir representada la hidrólisis en el diagrama de sillen, ahora ya teniendo los fundamentos tanto de hidrólisis como de sillen podemos internarnos en el estudio mas complejo de la hidrólisis y por lo mismo el estudio mas complejo del diagrama de sillen en si.

Empecemos por explicar un poco lo que es hidrólisis mixta, y por ello es necesario recalcar que la hidrólisis simple se forma cuando un ion ya sea ácido o base, actúa con una molécula de agua para formar iones [H+] o [OH-] dependiendo de la sal que se este

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