Química Electivo
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ÁCIDO BASE I TEMAS 1. Reacciones ácido-base. Fuerza de ácidos y bases En general, cuando se disuelve un ácido en agua, sus moléculas se disocian en iones, uno de los cuales es el ión hidrógeno o protón (H+). Según el tipo de ácido, las moléculas se disociarán en mayor o menor cantidad, de modo que se producirán más o menos protones. A este fenómeno se deben las distintas fuerzas de los ácidos. Fuerza de los ácidos HF ? F- + H+ En la reacción se pone sólo la flecha hacia la derecha para indicar que el equilibrio está tan desplazado en ese sentido que, prácticamente, no existe la reacción inversa, es decir: F- + H+ ? HF Por lo tanto, al no existir dicha reacción inversa, en la solución sólo se encuentran iones. Otros ácidos del tipo carboxílico, como el fórmico o el acético, se disocian según la ecuación: CH3 - COOH Estos ácidos orgánicos, no tienen sus moléculas disociadas por completo. Luego, en la solución coexistirán las moléculas de ácido acético (CH3-COOH), los iones acetato (CH3-COO-) y los protones (H+). Como vemos, la fuerza de los ácidos varía de acuerdo con el grado de disociación que experimentan sus moléculas al disolverse en la solución. De este modo, los ácidos que tienen un grado de disociación bajo reciben el nombre de ácidos débiles. En resumen, podemos decir que los ácidos fuertes tienen prácticamente todas sus moléculas disociadas en disolución acuosa, mientras que los ácidos débiles, sólo tienen disociada una fracción de sus moléculas. Fuerza de las bases Una base se considera fuerte cuando sus moléculas se disocian casi en su totalidad. Mientras que, si gran parte de sus moléculas, se encuentran sin disociar en la solución, se denominan débiles. Algunos ejemplos de bases fuertes son el hidróxido de sodio (NaOH) y el hidróxido de potasio (KOH). Veamos la disociación: NaOH ? Na+ + OH- Dado que la flecha indica un solo sentido, tenemos que la disociación es completa. En cambio, la ecuación de disociación para el hidróxido de amonio (NH4OH) se escribe con dos flechas porque este compuesto es una base débil. NH4 OH Esta base no tiene sus moléculas del todo disociadas, por lo que en la solución coexistirán las moléculas de hidróxido de amonio (NH4OH) con las del ión amonio (NH4+) y el ión hidroxilo (OH-). Tal como ocurre con los ácidos, la fuerza de las bases varía de acuerdo al grado de disociación de las moléculas al disolverse. Las bases que tienen un grado de disociación bajo reciben el nombre de bases débiles. Las bases fuertes son aquellos compuestos que tienen prácticamente todas sus moléculas disociadas en solución acuosa. Las bases débiles son aquellas que sólo tienen disociada una fracción de sus moléculas.
2. Fuerzas relativas de los ácidos En la tabla dada a continuación, se muestran los ejemplos más representativos de las fuerzas relativas de algunos ácidos en solución acuosa, y a temperatura ambiente.
3. Constantes de acidez y de Basicidad Un ácido débil, en solución acuosa, se disocia según: HA + H2O Luego, la constante de equilibrio se expresa:
Cuando una base es débil, en solución acuosa, se disocia de acuerdo con: B+H2O Luego, la constante de equilibrio queda expresada como:
Al igual que en los ácidos, en las soluciones diluidas de una base, la concentración de agua es prácticamente constante, por lo que se integra en el valor de K. Un ácido es más fuerte cuanto mayor es su Ka y una base es más fuerte cuanto mayor es su Kb. Valor de Ka para algunos ácidos
Valor de Kb para algunas bases
4. Propiedades ácidas y básicas de las sales En general, una solución acuosa de cualquier sal, sea binaria o ternaria, tiene la capacidad de presentar un comportamiento ácido o básico debido a que los iones provenientes de su disociación pueden reaccionar con el agua intercambiando protones y generando reacciones de hidrólisis. Como consecuencia de estas reacciones, las soluciones acuosas de las sales presentan diferentes propiedades ácido-base. Sal de ácido fuerte y base débil Las soluciones acuosas de sales que proceden de un ácido fuerte y una base débil tienen un pH ligeramente ácido. Por ejemplo, el cloruro de amonio (NH4Cl) en agua, se disocia completamente según la siguiente reacción: NH4Cl (s) ? NH4+ (ac) + Cl- (ac) Debido a que el ión NH4+ es el ácido conjugado del NH3, dicho ión sufre la hidrólisis. Ahora bien, como consecuencia de esta reacción, se obtiene H3O+, que es el ión que le confiere el carácter ácido a la solución: NH4+(ac) + H2O(l) Y como la concentración de H2O permanece prácticamente constante, la constante de equilibrio, Ka o constante de hidrólisis, será:
Sal de ácido débil y base fuerte Las soluciones acuosas de sales que proceden de un ácido débil y una base fuerte tienen pH básico. CH3 - COONa (s) ? Na+(ac) + CH3 - COO-(ac) En este caso, el ión CH3-COO-, base conjugada del CH3-COOH, es quien sufre la hidrólisis y, como consecuencia de ésta, se restablece el CH3-COOH y los iones hidroxilo (OH-), quienes le confieren un carácter básico a la disolución, según la reacción dada a continuación : CH3-COO-(ac) +H2O(l)
En la siguiente tabla, se muestran los iones que se hidrolizan según sea el tipo de sal disuelta en agua.
Sal de ácido y bases fuertes Como sabemos, la reacción de neutralización es aquella en donde se logra equiparar la fuerza de ambos compuestos. Por lo tanto, el pH es 7. Ahora bien, cuando se generan soluciones acuosas de sales que proceden de un ácido fuerte como por ejemplo, el ácido clorhídrico (HCl) y de una base fuerte como el hidróxido de sodio (NaOH), éstas presentan pH neutro. De este modo, cuando se solubiliza cloruro de sodio (NaCl) en agua, la sal se disocia completamente según: NaCl (s) ? Na+ (ac) + Cl- (ac)
Como se forma la unión iónica entre ambos, en el agua tienen un comportamiento neutro y no se hidrolizan, sólo se disocian. |
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