josejim

• 06/06/2006 13:13:00.
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Duda sobre un problema de ácido-base

Hola a todos/as. Quisiera plantearos el siguiente problema de ácido-base: "Calcular el pH resultante de agregar 2 mL de HCl 0'1 M a 500 mL de una disolución 2 M de bicarbonato sódico en agua, sabiendo que el pKa del ácido carbónico es 6´4, mientras que el pKa del ión bicarbonato es 10´3."
Como el bicarbonato es una especie anfótera y el HCl un ácido fuerte, frente a éste actuará como base, consumiendo todo el HCl porque el bicarbonato está en exceso y dicha reacción tiene una constante de equilibrio muy grande (por ser el HCl un ácido fuerte), por lo que podemos considerarla esencialmente irreversible. Así obtenemos las concentraciones de HCO3- y de H2CO3 que quedan tras esta reacción. Después se establecen una serie de equilibrios:
1) HCO3-(aq)+H2O=H2CO3(aq)+OH-(aq) K1=Kb(HCO3-)=10^(-7´6)
2) HCO3-(aq)+H2O=CO3-2(aq)+H3O+(aq) K2=Ka(HCO3-)=
10^(-10´3)
3) 2H2O= H3O+(aq)+OH-(aq) K3=Kw=10^(-14) (autoprotólisis del agua)
4) 2HCO3-(aq)=H2CO3(aq)+CO3-2(aq) K4=(K1K2)/K3=10^(-3´9) (autoprotólisis del bicarbonato)
Mi duda es que si utilizamos el equilibrio 1 o 2 para calcular el pH e ignoramos el 4 (equilibrio de autoprotólisis del bicarbonato) obtenemos un pH=10´09, mientras que si utilizamos el 4 para calcular las concentraciones en el equilibrio de HCO3-, H2CO3 y CO3-2, ignorando los anteriores equilibrios (cosa que me parece lógico, porque K4K1,K2,K3) y una vez obtenidas las concentraciones en el equilibrio de estas especies, utilizamos el equilibrio 2 para obtener la concentración en equilibrio de H3O+ y a partir de ésta el pH, el valor que obtenemos es pH=8´346 (bastante diferente del valor anterior). Mi duda es: ¿cuál de las 2 formas anteriores de resolver este problema es más correcta?
Gracias.