Buenas!
A ver, este ejercicio no tiene ninguna vuelta, así que va sin números
Lo primero es ver de qué estamos hablando: es una reacción ácido-base.
Las especies son electrolitos fuertes, es decir que se disocian totalmente en solución acuosa. ¿Cómo lo sé? El ácido sulfúrico, junto al nítrico, clorhídrico y pará de contar, son los ácidos fuertes. En algunos libros los llaman "ácidos minerales", y algunos autores incluyen un par más, pero son esos. Esto NO tiene que ver con el efecto que provocan, el ácido fluorhídrico y el sulfhídrico son de las peores cosas con las que te podés cruzar (son letales en concentraciones muy bajas relativamente hablando) pero son débiles, no se disocian totalmente en forma irreversible
. Me fui por las ramas..
Los hidróxidos de metales de grupos I y II de la tabla periódica (metales alcalinos y alcalinotérreos según antiquísima y más que obsoleta nomenclatura) son electrolitos fuertes también. NaOH, KOH, LiOH, MgOH, etc.
En forma simplificada* eso se explica con estas reacciones:
Ec1: \[H_2SO_4 -> 2 H^+ + {SO_4}^{2-}\]
Ec2: \[NaOH -> Na^+ + HO^-\]
Y, también en forma simplificada*, la reacción de neutralización se da de esta forma:
Ec3: \[H^+ + HO^- -> H_2O\]
Y mirándolo de una forma más global con todas las especies que tenemos en el problema:
Ec4: \[2H^+ + {SO_4}^{2-} + 2Na^+ + 2HO^- -> 2H_2O + 2Na^+ + {SO_4}^{2-}\]
En la ecuación no me gusta escribir las sales como tales (Na2SO4 en este caso) porque son especies iónicas, solubles, bla, pero hagan lo que les pida el docente, no me voy a meter con eso. Este es un ejercicio de neutralización, la Ec4 se puede ignorar para resolver el ejercicio.
Entonces, nos dicen que se usaron 50 mL de NaOH 0,4 M. Con la ecuación 2, vemos que por cada mol de NaOH se genera un mol de anión hidróxido. Esa cantidad de moles de moles que reaccionaron, son iguales a los protones del ácido sulfúrico neutralizados:
\[V_{NaOH} * molaridad = moles_{HO^-} = moles_{H^+}\]
Y como se ve en la ecuación 1, por cada mol de ácido sulfúrico se liberan DOS moles de protones a ser neutralizados, podemos calculas los moles de ácido sulfúrico que reaccionaron:
\[moles_{H_2SO_4}=moles_{H^+} * 2 \frac{moles_{H_2SO_4}}{mol_{H^+}} \]
Y finalmente se calculan las concentraciones, quizás suene rara la fórmula, dejé expresada la relación de 3 simple para llevar los 100 ml del problema a los 1000 ml de la definición de M=mol/L.
\[molaridad = moles_{calculados}*\frac{100 ml}{1000ml/L}\]
Para expresar la concentración en g/L, simplemente se multiplica la molaridad por el Mr expresado en g/mol.
Espero sirva, saludos!!
* No sé si se da esto en química general en sistemas, por eso lo comento aparte. Si no es así, ignórenme, aunque pueda servir para entender un poquito más.
Los protones H+ no existen sueltos fuera de un acelerador de partículas, así que lo correcto es usar el catión hidronio H3O+. Notar también que las cargas negativas y positivas se indican sobre el átomo de oxígeno, por eso escribí HO- en lugar de OH-. El núcleo del oxígeno tiene suficientes protones y neutrones en su núcleo para "bancar" cargas distintas a la de su estado elemental, su Z es 16. El núcleo de hidrógeno pobrecito (Z=1) no puede mantenerse solito sin "pegarse" a algo que tenga cierta polaridad
. De ahí que existan los puentes de hidrógeno
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