QUÍMICA EN LA INGENIERÍA                                                                LABORATORIO

MEMORIA PRÁCTICA 4 – HIDRÓLISIS

COMPONENTES:

• ·         Silvia Estébanez Ruiz
• ·         Diego Fernández Cheliz
• ·         Clara Fernández Perrote

ÍNDICE DE LA PRÁCTICA

1. 1.    Fundamento de la práctica.
2. 2.    Material y reactivos.
3. 3.    Fundamento teórico.
4. 4.    Método experimental.
5. 5.    Cálculos, gráficas de la práctica y posibles observaciones.
6. 6.    Posibles errores.
7. 7.    Conclusiones.

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1.    

FUNDAMENTO DE LA PRÁCTICA

Las disoluciones salinas tienen un pH, aunque en muchas el pH es neutro, es decir, equivale a 7. Pero también puede ser ácido, si es menor que 7 o básico si es mayor que 7 (ver figura escala de pH).

Esto se debe a que las sales iónicas son electrolitos fuertes, que en agua, se disocian por completo en iones. Luego a su vez el anión y/o el catión pueden sufrir reacciones ácido-base con el agua, a lo que llamamos reacción de hidrólisis, modificando el pH de la disolución.

A lo largo de la práctica vamos a preparar en el laboratorio diversas disoluciones acuosas de sales iónicas y determinaremos su pH con papel de tornasol.

2.    MATERIAL Y REACTIVOS

MATERIAL	REACTIVOS
-       6 tubos de ensayo -       Gradilla -       Pipetas Pasteur -       Varilla de vidrio -       Papel de tornasol	-       Nitrato de sodio -       Carbonato de potasio -       Acetato de sodio -       Cloruro de amonio -       Sulfato de aluminio

3.    FUNDAMENTO TEÓRICO

Las sales son electrolitos fuertes que se disocian por completo en agua formando iones. Aquellos iones que proceden de bases y ácidos débiles pueden realizar la hidrólisis, que consiste en una reacción ácido-base entre un ión y agua. La utilidad de esta reacción es que con ella podremos determinar el pH de la disolución inicial formada por la sal. Al disociar una sal, posteriormente se pueden hidrolizar, uno de los iones, los dos o ninguno dependiendo de casos.

Entonces:

• -       Si no se hidroliza ninguno de los iones, diremos que la disolución inicial tiene un pH neutro.
• -       Si la disolución de una sal deriva de un ácido fuerte y una base débil diremos que es ácida, debido al carácter ácido del catión.

Debemos saber que en el equilibrio de la reacción de hidrólisis la Kh (constante de hidrólisis será el cociente de las concentraciones de los productos, entre la concentración del ion; el agua como está en estado líquido no afecta al equilibrio.

Siendo Kw la constante que viene del producto iónico del agua y Ka/Kb dependiendo si el ión actúa como acido o como base.

También debemos saber que otro tipo de cationes son los cationes hidratados de iones metálicos pequeños y de elevada carga.

Señalar que:

• -       La disolución de una sal derivada de un ácido débil y una base fuerte es básica, debido al carácter básico del anión.
• -       Si las sales provienen de un ácido débil y de una base débil, al disolverse en agua, producen iones que se hidrolizan, y el pH de la disolución inicial dependerá de las fuerzas relativas del ácido débil y de la base débil.

4.    MÉTODO EXPERIMENTAL

En la práctica hemos utilizado seis tubos de ensayo limpios y en cada uno de ellos hemos preparado una disolución mezclando agua con cada una de las sustancias que hemos visto en el punto 2. En el último tubo, solo tendremos mL de agua.

Después de hacer las disoluciones anotamos en color que tienen y medimos el pH utilizando el papel de tornasol.

5.    CÁLCULOS

Vamos a responder a las cuestiones propuestas en la práctica

Cuestión 1. Complete el siguiente cuadro:

Sal	Nombre de la sal	Color del papel indicador	pH	Carácter ácido-básico de la disolución
NaNO3	Nitrito de sodio	Verde	7	Neutro
K2CO3	Carbonato de potasio	Azul	10	Base
NaCH3CO2	Acetato de sodio	Verde	8	Base
NH4Cl	Cloruro de amonio	Naranja	3	Ácido
Al2(SO4)3	Sulfato de aluminio	Naranja	3	Ácido

-       El agua tiene un color verde y un pH = 6-7 aproximadamente.

Cuestión 2. Escribe las reacciones de disociación de cada una de las cinco sales consideradas. Indique el estado físico de cada una de las especies que intervienen:

a)    NaNO₃ (s) + H₂O (l)   ->     Na⁺ (ac) + NO₃^- (ac)

b)    K₂CO₃ (s) + H₂O (l)   ->     K⁺ (ac) + CO₃^- (ac)

c)    NaCH₃COO (s) + H₂O (l)   ->        Na⁺ (ac) + CH₃COO^- (ac)

d)    NH₄Cl (s) + H₂O (l)        ->         NH₄⁺ (ac) + Cl^- (ac)

e)    Al₂(SO₄)₃ (s) + H₂O (l)     ->        Al⁺³ (ac) + (SO₄)^-2 (ac)

Los estados de agregación vienen entre paréntesis siendo la s, sólido; la l, líquido; y el ac, disolución acuosa.

Cuestión 3. Justifique los valores de pH observados, indicando, para cada disolución, el ion o iones que sufren hidrólisis. Escriba los equilibrios de hidrólisis de los aniones y cationes correspondientes:

La tercera columna la hemos colocado a continuación en otra tabla para mejor presentación.

sal	ión que se hidroliza	equilibrio de hidrólisis	kh
NaNO3	Ninguno	1	No tiene
K2CO3	K+	2	La vemos a continuación (1)
NaCH3CO2	CH3CO2-	3	La vemos a continuación (2)
NH4Cl	NH4+	4	La vemos a continuación (3)
Al2(SO4)3	Al 3+	5a	La vemos a continuación (4)
	SO43-	5b	La vemos a continuación (5)

Las constantes de hidrólisis son, en el orden de la tabla, las siguientes:

equilibrio de hidrólisis
1	No hay hidrólisis porque procede de ácido y base fuertes.
2	K+ (ac)   + H2O(l) ↔  KOH (ac) + OH-(ac)
3	CH3CO2- (ac) + H2O(l) ↔  HCH3CO2 (ac) + OH-(ac)
4	NH4+ (ac)  + H2O(l) ↔ NH3 (ac) + H3O+(ac)
5 (a, b)	Al(H2O)6 3+  (ac) + H2O(l) ↔ Al(H2O)5 (ac) + H3O+(ac)
	SO43- (ac) + H2O(l) ↔  H3SO4 (ac) + OH-(ac)

Vamos a hacer otra tabla para comentar el pH de las disoluciones:

pH de las disoluciones
1	Neutra
2	Básica
3	Básica
4	Ácida
5 (a, b)	Ácida
	Básica

La disolución 1 es neutra porque no se hidroliza ninguno de sus iones, las disoluciones ácidas lo son porque en la hidrólisis de sus iones producen iones H₃O⁺ y las básicas lo son porque en la hidrólisis de sus iones se producen iones OH^-.

En la última disolución, como se hidroliza más de un ión, el pH resultante dependerá de las fuerzas relativas del ácido débil y de la base débil.

6.    POSIBLES ERRORES

El principal error que hemos podido cometer en esta práctica es a la hora de asociar los colores con el pH, porque puede ser un poco subjetivo.

7.    CONCLUSIONES

• -       Las disoluciones salinas pueden tener un pH neutro, ácido o básico.
• -       El pH de una disolución salina depende de la hidrólisis de sus iones.
• -       Podemos conocer aproximadamente el pH de una disolución con la escala de colores. 
•      Los ácidos tiene colores más aproximados al rojo y las bases al azul.

8A continuación podemos ver una escala de pH que puede servir de ayuda: