ACIDO BASE Y EQUILIBRIO IONICO TEORÍA DE · PDF fileAcidos – Bases y equilibrio...

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  • INEM Jose Felix de Restrepo Departamento de Ciencias Naturales Media Tecnica en Quimica Industrial

    Qumica inorgnica Docente: Isabel cristina Gmez Betancur. Acidos Bases y equilibrio ionico

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    ACIDO BASE Y EQUILIBRIO IONICO

    En 1680, Robert Boyle observ que los cidos: 1) disuelven muchas sustancias, 2) cambian el color de algunos colorantes naturales (indicadores) y 3) pierden sus

    propiedades caractersticas cuando se mezclan con lcalis (bases). Alrededor de 1814, Gay-Lussac concluy que los cidos neutralizan a las bases y ambos tipos de sustancias solamente pueden definirse en trminos de sus reacciones mutuas.

    TEORA DE ARRHENIUS

    En 1844, Svante Arrhenius comunic su teora de la disociacin electroltica, y naci la teora de Arrhenius de las reacciones cido-bsicas. Segn ella, un cido se define como una sustancia que contiene hidrgeno y produce H+ en disolucin acuosa. Una base es

    una sustancia que produce iones hidrxido, OH-, en la disolucin acuosa. La NEUTRALIZACIN se define como la combinacin de iones hidrxido e iones hidrgeno para formar molculas de agua:

    H+ (ac) + OH- (ac) H2O (l) (neutralizacin)

    TEORA DE BRONSTED-LOWRY

    En 1932, Bronsted y Lowry informaron, cada uno por su cuenta, una ampliacin lgica de la teora de Arrhenius. La contribucin de Bronsted era ms completa que la de Lowry, por ello recibi el nombre de teora de Bronsted, o tambin, teora de Bronsted-Lowry.

    De acuerdo con esta teora un cido se define como un donador de protones, H+, y una base como un aceptor de protones. Estas definiciones bastan para incluir como cidos a

    todas aquellas molculas e iones que contengan hidrgeno y puedan producir H+, mientras que todas aquellas que son capaces de aceptar protones son bases.

    La relacin entre un cido y su base conjugada puede representarse mediante el esquema general:

    cuando un cido cede un protn, se produce una base que se denomina base conjugada de ese cido, la cual puede aceptar protones.

    El agua, segn la teora de Bronsted, es un cido y una base (ANFTERO). En la prctica se ha mostrado que el agua pura est ligeramente ionizada y produce igual nmero de iones hidrgeno que de iones hidrxido:

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    o, en una notacin simplificada,

    La autoionizacin del agua es una reaccin cido-bsica segn la teora de Bronsted-Lowry. Una molcula de H2O (el cido) dona un protn a otra molcula de H2O (la base). La molcula H2O que dona un protn se convierte en ion OH

    -, que se denomina base

    conjugada del agua. La molcula de H2O que acepta un protn se convierte en H3O+. Al

    examinar la reaccin inversa (de derecha a izquierda), vemos que el cido, H3O+, dona un

    protn al OH- (una base) para formar dos molculas de H2O. Es decir:

    CIDOS DE BRONSTED

    Cuando se disuelve en agua cloruro de hidrgeno, un compuesto gaseoso covalente, la

    disolucin resultante se llama cido clorhdrico.

    Esto se representa en forma abreviada como:

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    En el caso del cido clorhdrico hay varias pruebas (conductividad elctrica, descenso del punto de congelacin, etc.) que demuestran que el compuesto se encuentra completamente ionizado en disoluciones acuosas diluidas. Se trata, por consiguiente, de

    un cido fuerte. La base conjugada, Cl-, del cido clorhdrico es una base dbil, es decir, en disoluciones acuosas diluidas, el H3O

    + y el Cl- no tienen tendencia a reaccionar para formar molculas HCl y de H2O no ionizadas. Igual comportamiento tiene el bromuro de

    hidrgeno, (HBr) y el yoduro de hidrgeno, (HI), quienes se ionizan completamente en disoluciones acuosas diluidas y que al igual que el HCl, son cidos fuertes.

    Como el H-F es un cido dbil, su base conjugada, F-, es mucho mas fuerte que el Cl-. Se sabe que la base conjugada de un cido fuerte es dbil, mientras que la base conjugada de un cido dbil, es una base fuerte.

    BASE DE BRONSTED

    El hidrxido sdico, NaOH, es un compuesto inico slido que se disuelve con facilidad en

    el agua y se disocia completamente en iones sodio e iones hidrxido hidratados.

    El hidrxido de sodio, NaOH, es una base fuerte soluble. El ion Na+ es un cido muy dbil,

    porque no tiende a reaccionar con los iones OH- segn la reaccin inversa.

    El amoniaco gaseoso, NH3, se disuelve en agua para dar disoluciones que contienen iones

    amonio. Es una base, pero no tan fuerte como el hidrxido de sodio en la misma concentracin.

    El amoniaco es muy soluble en agua, pero se ioniza slo ligeramente, y es una base dbil.

    Una disolucin 0,10 molar de NH3 se encuentra ionizada en 1,3% y el restante 98,7% no est ionizada. Hay pruebas de conductividad que demuestran que las disoluciones acuosas de NH3 conducen la corriente elctrica con menor facilidad que las disoluciones de

    hidrxido sdico en la misma concentracin.

    TEORA DE LEWIS SOBRE CIDOS Y BASES

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    En 1923 G.N. Lewis ampli el concepto cido - base, independizando este fenmeno del ion H+ (H3O+). Propuso las siguientes definiciones:

    CIDO: ESPECIE QUMICA ACEPTOR DE UN PAR DE ELECTRONES BASE: ESPECIE QUMICA DONADORA DE UN PAR DE ELECTRONES

    Segn estos conceptos, que engloban las dos teoras anteriores, una reaccin cido-base involucra la comparticin de un par de electrones formando enlaces covalentes

    coordinados entre ellos.

    Toda base explicada hasta ahora, ya sea HO-, H2O, una amina o un anin en general es un

    donador de pares de electrones. Toda sustancia que en el sentido de Bronsted-Lowry sea una base (un aceptor de protn) es tambin una base en el sentido de Lewis (un donador de un par de electrones). No obstante, en la teora de Lewis, una base puede donar su par

    de electrones a alguna otra sustancia diferente de H+. La definicin de Lewis, por consiguiente aumenta el nmero de especies que se pueden considerar cidos; H+ es un cido pero con la teora de Lewis no es nico. Muchos cationes sencillos pueden funcionar como cidos de Lewis, por ejemplo Fe+3, interacta fuertemente con los iones cianuro

    para formar el ion ferricianuro,

    PROPIEDADES DE CIDOS Y BASES

    CIDOS

    Las disoluciones acuosas de la mayor parte de los cidos protnicos presentan una serie de propiedades, que son las de los iones hidrgeno hidratados.

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    1. Tienen sabor agrio. Ejemplos: los limones, vinagre. 2. Provocan cambios de color de muchos indicadores (colorantes). Los cidos vuelven

    rojo el azul de tornasol y cambian de azul a amarillo el azul de bromotimol.

    3. Los cidos no oxidantes reaccionan con los metales que se encuentran por debajo del hidrgeno en la serie electromotriz liberando hidrgeno, H2.

    4. Reaccionan con (o neutralizan a) los xidos metlicos e hidrxidos metlicos

    formando sales y agua. 5. Reaccionan con las sales de cidos mas dbiles o mas voltiles formando el cido

    mas dbil o mas voltil, y una nueva sal.

    6. Las disoluciones acuosas de cidos protnicos conducen la corriente elctrica, ya que se encuentran total o parcialmente ionizados.

    BASES

    Las siguientes propiedades se deben a los iones hidrxido hidratados de las disoluciones

    acuosas de bases:

    1. Tienen sabor amargo.

    2. Son resbaladizos al tacto; por ejemplo: los jabones. 3. Provocan cambios de color de muchos indicadores: cambian el tornosal de rojo a

    azul y el azul de bromotimol de amarillo a azul.

    4. Reaccionan con (neutralizan) los cidos protnicos para formar sales y agua. 5. Sus disoluciones acuosas conducen la corriente elctrica, porque estn ionizadas.

    FUERZA DE CIDOS BINARIOS

    La fuerza de los cidos binarios protnicos puede predecirse a partir de sus diferencias de

    electronegatividades. La ionizacin de un cido binario protnico implica la rotura de enlaces H-X, de modo que al aumentar la diferencia de electronegatividad entre H y el elemento X (X = F, Cl, Br, I), se hace mas difcil la ionizacin. La diferencia de

    electronegatividades en los haluros de hidrgeno son:

    La diferencia de electronegatividades del HF es mucho mayor que en el HCl y por consiguiente el enlace del HF es mucho mas fuerte que el del HCl. El fluoruro de

    hidrgeno se ioniza slo ligeramente en disoluciones acuosas diluidas porque el enlace HF es bastante fuerte.

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    Por el contrario, el HCl, HBr y HI se ioniza completamente en disoluciones acuosas diluidas porque los enlaces H-X son mucho mas dbiles.

    El orden de la fuerza de los enlaces de los haluros de hidrgeno es:

    mientras que el orden de acidez es:

    En soluciones acuosas diluidas, los cidos clorhdrico, bromhdrico y yodhdrico estn completamente ionizadas y todos muestran la misma fuerza. Pueden hacerse observaciones similares para otros cidos bina