Valoración ácido–base

Abre la llave de la bureta y observa el salto de pH. El cálculo resuelve el balance de cargas exacto, no la aproximación.

Analito (en el matraz) C analito (M) V analito (mL) Valorante C valorante (M) Indicador

Volumen añadido: 0,00 mL

Calculadora de pH

Resultado exacto y comparación con la aproximación de clase.

Tipo de disolución C (M) C sal A⁻ (M) K_a

Ficha teórica

Brønsted–Lowry y pH

Un ácido cede un protón (H⁺) y una base lo acepta. Cada ácido tiene su base conjugada: HA / A⁻, NH₄⁺ / NH₃.

pH = −log [H₃O⁺] · pH + pOH = 14 · K_a·K_b = K_w

Fuerte significa disociación total: [H₃O⁺] = C. Débil significa equilibrio:

K_a = Cα² / (1 − α) → si α < 5 %: [H₃O⁺] ≈ √(K_a·C)

Hidrólisis de sales

Ácido fuerte + base fuerte (NaCl): neutra, pH 7.
Ácido débil + base fuerte (CH₃COONa): el anión es base, pH > 7.
Ácido fuerte + base débil (NH₄Cl): el catión es ácido, pH < 7.

Disoluciones reguladoras

Un ácido débil y su base conjugada en cantidades comparables amortiguan los cambios de pH.

pH = pK_a + log ([A⁻] / [HA])

Valoraciones e indicadores

En el punto de equivalencia (monopróticos): n_ácido = n_base, es decir, C_aV_a = C_bV_b.

Fuerte–fuerte: pH_eq = 7.
Ácido débil con base fuerte: pH_eq > 7 (fenolftaleína).
Base débil con ácido fuerte: pH_eq < 7 (naranja de metilo, rojo de metilo).

El indicador sirve si su zona de viraje cae dentro del salto vertical de la curva.

Problema tipo PAU resuelto

Enunciado. 25 mL de CH₃COOH 0,10 M (K_a = 1,8·10⁻⁵) se valoran con NaOH 0,10 M. Calcula el pH inicial, el volumen y el pH de equivalencia, y elige indicador.

pH inicial. x = √(1,8·10⁻⁵ · 0,10) = 1,34·10⁻³ M → pH = 2,87 (α = 1,3 %).

Equivalencia. V = 0,10·25 / 0,10 = 25 mL. Queda CH₃COO⁻ 0,0025 mol en 50 mL → 0,050 M. K_b = 10⁻¹⁴/1,8·10⁻⁵ = 5,6·10⁻¹⁰; [OH⁻] = √(5,6·10⁻¹⁰·0,050) = 5,3·10⁻⁶ → pOH = 5,28 → pH = 8,72.

Indicador. Fenolftaleína (8,2–10,0). Compruébalo en el simulador con CH₃COOH, 25 mL.

Preparar una disolución

Calcula cuánto pesar y sigue el procedimiento de laboratorio.

Soluto (fórmula) Molaridad deseada (M) Matraz aforado (mL) Riqueza del sólido (%)

Dilución desde un reactivo comercial

C₁·V₁ = C₂·V₂. Si partes de una botella comercial, primero se calcula su molaridad con la riqueza y la densidad.

Soluto Riqueza (% m/m) Densidad (g/mL) o C₁ conocida (M) C₂ deseada (M) V₂ a preparar (mL)

Conversor de concentraciones

A partir de % m/m y densidad de la disolución (disolvente agua).

Soluto % m/m Densidad (g/mL)

Ficha teórica

Formas de expresar la concentración

M = n_soluto / V_disolución(L)

m = n_soluto / kg_disolvente

% m/m = 100 · m_soluto / m_disolución

χ_s = n_s / (n_s + n_d)

La densidad es de la disolución, no del soluto: relaciona masa y volumen de disolución.

Procedimiento en el laboratorio

Pesar el sólido en un vidrio de reloj o pipetear el líquido.
Disolver en un vaso de precipitados con menos agua que el volumen final.
Trasvasar al matraz aforado, lavando el vaso con agua.
Enrasar: la parte inferior del menisco toca la marca.
Tapar e invertir varias veces para homogeneizar.

Seguridad: añade siempre el ácido concentrado sobre el agua, nunca al revés.

Problema tipo PAU resuelto

Enunciado. ¿Qué volumen de HCl comercial del 37 % y densidad 1,19 g/mL se necesita para preparar 250 mL de HCl 0,50 M?

Molaridad comercial. 1 L pesa 1190 g, de los que 440,3 g son HCl → 440,3 / 36,46 = 12,08 M.

Dilución. n = 0,50 · 0,250 = 0,125 mol → V₁ = 0,125 / 12,08 = 10,3 mL.

Ajuste de reacciones y estequiometría

Escribe la ecuación con espacios alrededor de cada +. Iones: Fe+3 o Fe^3+, MnO4-, SO4^2-. Hidratos: CuSO4·5H2O.

Ecuación Completar con Semirreacción (añadir e⁻)

—

Cantidades (reactivo limitante y rendimiento)

Rendimiento (%)

Masa molar y composición centesimal

Fórmula

Fórmula empírica y molecular

Una línea por elemento: símbolo y porcentaje en masa.

Composición Masa molar (opcional, g/mol)

Gases ideales

PV = nRT. Deja vacía la magnitud que quieras calcular.

P (atm) V (L) n (mol) T (K)

Ficha teórica

Ajustar es conservar átomos

Ley de Lavoisier: los átomos de cada elemento (y la carga) deben ser iguales a ambos lados. El ajustador plantea una ecuación por elemento con los coeficientes como incógnitas, el método de coeficientes indeterminados, y busca los enteros más pequeños.

Mol y cálculos estequiométricos

n = m / M · N = n · N_A · n = C · V

Reactivo limitante: el que da el menor valor de n / coeficiente.
Rendimiento = 100 · real / teórico.
Pureza o riqueza: solo la fracción pura reacciona.

Fórmula empírica y molecular

Divide cada % entre su masa atómica, luego entre el menor de los resultados. Si salen decimales como 1,5 o 1,33, multiplica todo por 2 o 3. La fórmula molecular es un múltiplo entero: k = M_molecular / M_empírica.

Problema tipo PAU resuelto

Enunciado. Se queman 10 g de propano con 50 g de O₂. ¿Cuál es el limitante, qué masa de CO₂ se forma y cuánto sobra del otro reactivo?

C₃H₈ + 5 O₂ → 3 CO₂ + 4 H₂O. n(C₃H₈) = 10/44,10 = 0,227 mol; n(O₂) = 50/32,00 = 1,563 mol.

Cocientes: 0,227/1 frente a 1,563/5 = 0,313 → limitante: propano.

CO₂ = 3 · 0,227 = 0,680 mol → 29,9 g. Sobran 1,563 − 1,134 = 0,429 mol de O₂ → 13,7 g.

Escríbelo arriba con masas 10 y 50 para comprobarlo.

Pila galvánica

Elige dos electrodos. El de mayor potencial de reducción actúa como cátodo. Con concentraciones distintas de 1 M se aplica la ecuación de Nernst.

Electrodo 1 [ion] 1 (M) Electrodo 2 [ion] 2 (M)

Ajuste redox por ion-electrón

Usa el ajustador con medio ácido o básico. Marca «semirreacción» para ajustar una sola semirreacción con electrones.

Ecuación iónica Medio Semirreacción

—

Electrólisis (leyes de Faraday)

Metal depositado Intensidad (A) Tiempo Unidad Masa objetivo (g)

Ficha teórica

Oxidación y reducción

Oxidarse es perder electrones (sube el número de oxidación). Reducirse es ganarlos (baja). El oxidante se reduce; el reductor se oxida.

Método del ion-electrón

Asigna números de oxidación y separa las dos semirreacciones.
Ajusta los átomos distintos de O e H.
Ajusta O con H₂O y H con H⁺ (medio ácido).
Ajusta la carga con electrones.
Iguala los electrones de ambas y suma.
Medio básico: añade a ambos lados tantos OH⁻ como H⁺ haya y forma H₂O.

Pilas y potenciales

E°_pila = E°_cátodo − E°_ánodo · ΔG° = −nFE°

E = E° − (0,0592 / n) · log Q

Ánodo: oxidación, polo negativo. Cátodo: reducción, polo positivo. Los electrones van por el hilo del ánodo al cátodo; el puente salino cierra el circuito con iones. Reacción espontánea si E > 0 (ΔG < 0).

Electrólisis

m = M · I · t / (n · F)

Proceso no espontáneo forzado por una fuente externa. En la electrólisis el ánodo es el polo positivo.

Problema tipo PAU resuelto

a) Pila Zn | Zn²⁺ (1 M) ‖ Cu²⁺ (1 M) | Cu: E° = 0,34 − (−0,76) = 1,10 V; ΔG° = −2 · 96 485 · 1,10 = −212 kJ.

b) Cobre depositado con 2,0 A durante 30 min: Q = 3600 C → m = 63,55 · 3600 / (2 · 96 485) = 1,19 g.

Equilibrio químico y Le Chatelier

a A + b B ⇌ c C + d D, en concentraciones (todas las especies en fase gas o disolución). Pon coeficiente 0 para quitar una especie.

	A	B	C	D
Especie
Coeficiente
[ ]₀ (M)

K_c a T₀ T₀ (K) ΔH° (kJ/mol)

Perturba el sistema

Especie Δ (M)

Solubilidad y producto de solubilidad

Sal A_xB_y ⇌ x A + y B. Opcionalmente, con ion común B ya presente.

Sal (fórmula) x (catión) y (anión) K_s [anión] común (M)

Ficha teórica

Ley de acción de masas

K_c = [C]^c[D]^d / ([A]^a[B]^b)

Q tiene la misma forma con concentraciones cualesquiera. Si Q < K avanza hacia productos; si Q > K, hacia reactivos.

K_p = K_c (RT)^Δn (Δn = moles gas productos − reactivos)

Principio de Le Chatelier

Añadir un reactivo o retirar un producto desplaza hacia productos.
Reducir el volumen (aumentar P) desplaza hacia donde hay menos moles de gas.
Calentar favorece el sentido endotérmico: K sube si ΔH > 0 y baja si ΔH < 0.
Un catalizador no cambia K: solo se llega antes al equilibrio.

ln (K₂/K₁) = −(ΔH°/R)(1/T₂ − 1/T₁)

Solubilidad

AB₂: K_s = s·(2s)² = 4s³

Precipita si el producto iónico Q supera K_s. El ion común reduce la solubilidad.

Problema tipo PAU resuelto

Enunciado. En un recipiente de 1 L se introducen 1 mol de H₂ y 1 mol de I₂ a 448 °C (K_c = 50). Calcula las concentraciones en el equilibrio.

(2x)² / (1 − x)² = 50 → 2x / (1 − x) = 7,07 → x = 0,780.

[HI] = 1,56 M; [H₂] = [I₂] = 0,22 M. Es el caso que se carga por defecto.

Leyes integradas de velocidad

Reacción A → productos. La gráfica de la derecha es la que sale recta para cada orden.

Orden k [A]₀ (M) t para consulta (s)

Ecuación de Arrhenius

E_a (kJ/mol) k₁ T₁ (°C) T₂ (°C)

Ficha teórica

Velocidad y ley de velocidad

v = −(1/a)·d[A]/dt = k [A]^m[B]ⁿ

Los órdenes m y n se determinan experimentalmente; no tienen por qué coincidir con los coeficientes estequiométricos.

Ecuaciones integradas

Orden 0: [A] = [A]₀ − kt · t½ = [A]₀/2k

Orden 1: ln[A] = ln[A]₀ − kt · t½ = ln2/k

Orden 2: 1/[A] = 1/[A]₀ + kt · t½ = 1/(k[A]₀)

Temperatura y catalizadores

k = A · e^−Ea/RT · ln(k₂/k₁) = (Ea/R)(1/T₁ − 1/T₂)

Teoría de colisiones: solo reaccionan los choques con energía suficiente y orientación adecuada. Un catalizador ofrece un camino con menor E_a y no se consume.

Problema tipo PAU resuelto

Enunciado. Con E_a = 50 kJ/mol, ¿cuántas veces aumenta k al pasar de 25 °C a 35 °C?

ln(k₂/k₁) = (50 000 / 8,314)·(1/298,15 − 1/308,15) = 0,655 → k₂/k₁ = 1,92. Es la regla aproximada de «se duplica cada 10 °C».

Constructor y nombrador de moléculas

Cadena lineal con un grupo funcional. El nombre sigue las recomendaciones IUPAC en castellano: localizadores lo más bajos posible.

Familia Carbonos de la cadena Posición Carbonos del alcohol (éster) Halógeno

—

Practica: ¿cómo se llama?

Aparece una molécula. Piensa el nombre y compruébalo.

Polímeros y plásticos

El número es el código de identificación de resina que aparece en el triángulo de reciclaje.

Código	Polímero	Monómero(s)	Tipo	Usos
1	PET, poli(tereftalato de etileno)	etano-1,2-diol + ácido benceno-1,4-dicarboxílico	Condensación (poliéster)	Botellas, fibras textiles
2	PEAD, polietileno alta densidad	eteno CH₂=CH₂	Adición	Garrafas, tapones
3	PVC, poli(cloruro de vinilo)	cloroeteno CH₂=CHCl	Adición	Tuberías, perfiles
4	PEBD, polietileno baja densidad	eteno	Adición (ramificado)	Bolsas, film
5	PP, polipropileno	propeno CH₂=CH–CH₃	Adición	Envases, piezas de coche
6	PS, poliestireno	estireno (etenilbenceno)	Adición	Corcho blanco, vasos
7	Nailon 6,6	hexano-1,6-diamina + ácido hexanodioico	Condensación (poliamida)	Fibras, engranajes
7	Teflón, PTFE	tetrafluoroeteno CF₂=CF₂	Adición	Sartenes antiadherentes
7	PMMA, metacrilato	2-metilpropenoato de metilo	Adición	Vidrio acrílico
—	Caucho natural	isopreno (2-metilbuta-1,3-dieno)	Adición	Neumáticos (vulcanizado)

Adición: el doble enlace se abre y los monómeros se encadenan sin perder átomos. Condensación: dos grupos funcionales se unen y se elimina una molécula pequeña, normalmente H₂O.

Ficha teórica

Cómo nombrar sin perderse

Elige la cadena más larga que contenga el grupo principal.
Numera para que el grupo principal tenga el localizador más bajo.
Prefijo por número de C: met, et, prop, but, pent, hex, hept, oct, non, dec.
Sufijo por familia: -ano, -eno, -ino, -ol, -al, -ona, ácido -oico, -oato de -ilo, -amina.

Prioridad de grupos (de mayor a menor): ácido > éster > aldehído > cetona > alcohol > amina > alqueno/alquino > halógeno (este siempre como prefijo).

Familias y fórmulas generales

Alcanos CₙH₂ₙ₊₂ · Alquenos CₙH₂ₙ · Alquinos CₙH₂ₙ₋₂

Alcoholes CₙH₂ₙ₊₁OH · Aldehídos y cetonas CₙH₂ₙO · Ácidos y ésteres CₙH₂ₙO₂

Fórmulas con la misma composición y distinta estructura son isómeros (el propanal y la propanona; el ácido propanoico y el etanoato de metilo).

Isomería

Cadena: butano frente a metilpropano.
Posición: propan-1-ol frente a propan-2-ol.
Función: etanol frente a metoximetano.
Geométrica (cis-trans): en dobles enlaces con dos sustituyentes distintos en cada C, como el but-2-eno.
Óptica: carbono asimétrico (cuatro sustituyentes distintos), como el butan-2-ol.

Tipos de reacciones orgánicas

Sustitución: CH₄ + Cl₂ → CH₃Cl + HCl (con luz).
Adición: CH₂=CH₂ + HBr → CH₃–CH₂Br. En alquenos asimétricos el H va al C con más H (Markovnikov).
Eliminación: CH₃–CH₂OH → CH₂=CH₂ + H₂O (H₂SO₄, calor).
Esterificación (condensación): CH₃COOH + CH₃CH₂OH ⇌ CH₃COOCH₂CH₃ + H₂O.
Oxidación: alcohol primario → aldehído → ácido; secundario → cetona; terciario no se oxida fácilmente.
Combustión: hidrocarburo + O₂ → CO₂ + H₂O.

Problema tipo PAU resuelto

Enunciado. Escribe y nombra el producto de: a) adición de agua al propeno; b) oxidación de ese producto.

a) CH₂=CH–CH₃ + H₂O → CH₃–CH(OH)–CH₃ (Markovnikov): propan-2-ol.

b) Es un alcohol secundario: se oxida a CH₃–CO–CH₃, propanona (acetona). Constrúyelos arriba.