T6: Equilibrios acido-base · Cálculo de pH y preparación de disoluciones

T6: Equilibrios acido-base

Cálculo de pH y preparación de disoluciones

Competencial

2025 · Ordinaria · Reserva

LA QUÍMICA DEL ÁCIDO ACETILSALICÍLICO

El ácido acetilsalicílico (R-COOH), de masa molar $180 \text{ g} \cdot \text{mol}^{-1}$ , es el principio activo de la aspirina, uno de los medicamentos más usados en el mundo por sus propiedades analgésicas, antiinflamatorias y antiplaquetarias. Su mecanismo de acción está relacionado con su carácter de ácido débil ( $K_a = 3,3 \cdot 10^{-4}$ ), lo que le permite interactuar en diversos procesos biológicos. Sin embargo, esta acidez puede causar irritación gástrica, lo que ha llevado al desarrollo de formulaciones que controlan su liberación en el organismo.Una tableta típica de aspirina contiene $500 \text{ mg}$ de R-COOH y excipientes que varían según el laboratorio. Algunos de los excipientes que suelen formar parte de su composición incluyen: $\ce{Ca3(PO4)2}$ , utilizado para dar volumen al comprimido; hidróxido de calcio que actúa como regulador del pH; $\ce{SiO2}$ como antiaglomerante; y en formulaciones efervescentes se utiliza el hidrogenocarbonato de sodio que reacciona para liberar dióxido de carbono, lo que causa la efervescencia y ayuda su rápida disolución. Estos excipientes no afectan directamente el equilibrio químico del ácido disuelto, pero aseguran la estabilidad de la tableta y su adecuada disolución en agua.

a) Se disuelven dos tabletas de aspirina en

250 \text{ mL}

de agua. Determine el pH de la disolución resultante sin tener en cuenta el efecto de los excipientes.b) ¿Qué cantidad de ácido acetilsalicílico debe pesarse de un bote de reactivo comercial con una riqueza del

98\%

para preparar

100 \text{ mL}

de una disolución

0,5 \text{ M}

? Indique qué materiales de laboratorio de la siguiente Tabla utilizaría para preparar esta disolución:

c) Formule o nombre los cuatro excipientes de la aspirina que aparecen en el texto.

Ácido débilpHMaterial de laboratorio+1

a) Cálculo de la concentración molar de la disolución preparada al disolver una tableta de

500 \text{ mg}

en un volumen de

250 \text{ mL}

(

0,250 \text{ L}

), basándose en el material de laboratorio mostrado.

Primero, se determina la cantidad de sustancia en moles de ácido acetilsalicílico ( $\ce{R-COOH}$ ) a partir de su masa molar ( $M = 180 \text{ g} \cdot \text{mol}^{-1}$ ):

n = \frac{m}{M} = \frac{0,500 \text{ g}}{180 \text{ g} \cdot \text{mol}^{-1}} = 2,78 \cdot 10^{-3} \text{ mol}

A continuación, se calcula la molaridad ( $C_0$ ) de la disolución:

C_0 = \frac{n}{V} = \frac{2,78 \cdot 10^{-3} \text{ mol}}{0,250 \text{ L}} = 0,0111 \text{ M}

b) Cálculo del pH de la disolución resultante.

El ácido acetilsalicílico es un ácido débil que se disocia parcialmente en agua según el siguiente equilibrio. Definimos $x$ como la concentración de ácido que se disocia:

\begin{array}{lccc} & \ce{R-COOH} & \ce{R-COO-} & \ce{H3O+} \ \hline \text{Inicio (M)} & 0,0111 & 0 & 0 \ \text{Cambio (M)} & -x & +x & +x \ \text{Equilibrio (M)} & 0,0111 - x & x & x \end{array}

Utilizando la constante de acidez ( $K_a = 3,3 \cdot 10^{-4}$ ), planteamos la expresión de equilibrio:

K_a = \frac{[\ce{R-COO-}][\ce{H3O+}]}{[\ce{R-COOH}]} \Rightarrow 3,3 \cdot 10^{-4} = \frac{x^2}{0,0111 - x}

Reordenando los términos se obtiene la ecuación de segundo grado $x^2 + 3,3 \cdot 10^{-4}x - 3,663 \cdot 10^{-6} = 0$ . Resolviendo para el valor positivo de $x$ :

x = [\ce{H3O+}] = 1,76 \cdot 10^{-3} \text{ M}

Finalmente, calculamos el pH:

pH = -\log[\ce{H3O+}] = -\log(1,76 \cdot 10^{-3}) = 2,75

c) Identificación del material necesario para la preparación de la disolución.

Para preparar esta disolución a partir de la tableta sólida, se deben emplear los siguientes instrumentos de la imagen:1. Espátula: Para manipular y, si fuera necesario, triturar la tableta o transferir el sólido.2. Vaso de precipitado: Para disolver inicialmente la tableta en una cantidad controlada de agua destilada mediante agitación.3. Matraz aforado ( $250 \text{ mL}$ ): Para transferir la disolución anterior y enrasar con agua destilada hasta el volumen final exacto, garantizando la precisión de la concentración calculada.