Química - Ministerio de Educación

Lean, observen y analicen el siguiente ejemplo.
El dióxido de carbono (CO 2 ) se disuelve en agua generando el hipotético
ácido carbónico ( H C O 2 3 ) . Calcula las concentraciones de H + – 2–
, HCO y CO3
3
presentes en una disolución 0,01 M de H CO . 2 3
C O 2 + H 2 O
H 2 C O 3
}
( ac ) ⇄ HCO 3
− + + H K = 4,5 ⋅ 1 0 ( ac ) ( ac ) a1 −7
− HCO ⇄ CO 3 ( ac ) 3
2− + + H K = 4,8 ⋅ 1 0 ( ac ) ( ac )
a2 −11
Observamos que existen dos equilibrios simultáneos en la disolución
acuosa, cuyas expresiones para las constantes de equilibrio son,
respectivamente:
K a1 = [ H +
] ⋅ [ HCO 3
−
____________________ ]
[ H C O 2 3 ] K [ H
= a2 + ] 2−
___________________
⋅ [ CO 3 ]
− ]
[ HCO 3
Si se analizan los valores de K a , se observa que K a1 es 10 000 veces mayor
que K a2 , lo que nos permite deducir que todos los iones hidrógeno
presentes en la solución provienen de la primera ionización del ácido.
Entonces:
H 2 CO 3(ac) → H +
(ac)
+ HCO–
3(ac)
Inicialmente 0,01 M 0 0
Cambio -x x x
En equilibrio 0,01 -x x x
Sustituyendo las concentraciones en la expresión de la constante de
equilibrio para la primera ionización, se obtiene:
4,5 ⋅ 1 0 −7 2
= ______ x
0,01
Al despejar x se tendrá:
x = √ ________
4,5 ⋅ 1 0 −9
x = 6,7 ⋅ 1 0 −5 = [ H +
] = [ HCO 3
− ]
La suposición de que la [ H + ] provenientes de la autoionización del agua es
“despreciable” y que x también lo es en comparación con la concentración
inicial (0,01 M) es correcta; por lo tanto:
[ H +
] = [ HCO 3
−
] = 6,7 ⋅ 1 0 −5 M y [ H C O 2 3 ] = 9,9 ⋅ 1 0 −3 M
2– En la segunda ionización se forma ión carbonato (CO ), y las
3
concentraciones de H + – y HCO calculadas corresponden a las
3
concentraciones iniciales de esta nueva especie; entonces:
HCO –
3(ac)
→ H+
(ac)
+ CO2–
3(ac)
Inicialmente 6,7 · 10 –5 M 6,7 · 10 –5 M 0
Cambio -y y y
En equilibrio 6,7 · 10 –5 M – y 6,7 · 10 –5 M + y y
UNIDAD 3
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