Pregunta 153 · FIR 2022 · Química analítica y validación

Especialidad: Química analítica y validación · Del examen FIR 2022 (convocatoria 2021/22, examen del 22 de enero de 2022) · Preguntas FIR de Química analítica y validación 2022

Enunciado

153. El pH de una disolución 0,01 M de dihidrógeno fosfato de sodio [pKa1 (H3PO4)=2,15\mathrm{p}K_{\mathrm{a}1}\ (\mathrm{H}_3\mathrm{PO}_4) = 2{,}15; pKa2 (H3PO4)=7,21\mathrm{p}K_{\mathrm{a}2}\ (\mathrm{H}_3\mathrm{PO}_4) = 7{,}21; pKa3 (H3PO4)=12,33\mathrm{p}K_{\mathrm{a}3}\ (\mathrm{H}_3\mathrm{PO}_4) = 12{,}33]:

.

  1. Es menor de 3,0.
  2. Está entre 3,0 y 7,0.
  3. Está entre 7,0 y 9,0.
  4. Es mayor de 9,0.

Solución

Según la plantilla definitiva del Ministerio de Sanidad

153. El pH de una disolución 0,01 M de dihidrógeno fosfato de sodio [pKa1 (H3PO4) = 2,15; pKa2 (H3PO4) = 7,21; pKa3 (H3PO4) = 12,33]:

Respuesta correcta: 2. Está entre 3,0 y 7,0.

Por qué es esta y no las demás lo ves al responderla aquí, y sin límites con Premium

Por qué es la correcta y por qué no las otras

El NaH2PO4 es un anfolito: el H2PO4⁻ puede ceder un protón (Ka2) o captarlo (Kb = Kw/Ka1). Para una especie anfótera, el pH aproximado es la semisuma de los pKa que la rodean: pH ≈ (pKa1 + pKa2)/2 = (2,15 + 7,21)/2 ≈ 4,68. Con 0,01 M la fórmula simple sobreestima algo el pH, porque la concentración no es muy alta respecto a Ka1. Con la expresión completa sale en torno a 4,7-4,8. En cualquier caso cae claramente entre 3 y 7: disolución ligeramente ácida. Por eso el NaH2PO4 es la sal «ácida» del tampón fosfato.

Por qué no las otras

  • 1. pH menor de 3: sería propio de una disolución de H3PO4 libre 0,01 M, que se comporta como ácido débil con pKa1 2,15 (pH ≈ 2,2-2,3). El anfolito H2PO4⁻ es mucho menos ácido.
  • 3. pH entre 7 y 9: correspondería a una mezcla equimolar H2PO4⁻/HPO4²⁻ (pH = pKa2 = 7,21), es decir, un tampón fosfato, no a la sal monosódica sola.
  • 4. pH mayor de 9: es lo que da el Na2HPO4, anfolito cuyo pH ≈ (pKa2 + pKa3)/2 ≈ 9,8. El Na3PO4 sería aún más básico.

Clave para el FIR: Anfolito (sal intermedia de ácido poliprótico): pH ≈ semisuma de los dos pKa que la flanquean. NaH2PO4 ≈ 4,7; Na2HPO4 ≈ 9,8.

Respóndela aquí como en el examen: corrección al momento y la explicación de por qué es la correcta y por qué no las demás.

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