Química Inorgánicaácidos y bases

Lic. en Biotecnología, Facultad de Ciencias, UAEMéx.

Ácidos y basesTeoría de Arrhenius: ácido es aquella sustancia que en solución acuosa produce iones hidrógeno (H+), o bien iones hidronio(H3O+). Mientras que una base es toda sustancia que en solución acuosa se disocia dando iones hidróxido (OH-).

Teoría de Bronsted-Lowry: ácido es toda sustancia capaz de ceder protones y una base es toda sustancia capaz de aceptar protones.

Teoría de Lewis: ácido es toda sustancia que puede aceptar y compartir un par de electrones, mientras que una base es toda sustancia que puede ceder y compartir un par de electrones.

Teoría de Bronsted-Lowry: ácido es toda sustancia capaz de ceder protones y una base es toda sustancia capaz de aceptar protones.

NH3 + H2O NH4+ + OH- Par conjugado ácido-base

Ácidos polipróticos: pueden donar más de un protón (H3PO4, H2SO4, H2CO3)

Fuerza de los ácidos y basesÁcido fuerte: es aquel que se ioniza por completo o casi por completo para donar todos sus protones: HNO3, HCl, H2SO4Ácido débil: se ioniza solo parcialmente en agua para donar sus protones: CH3COOH, HNO2, H2CO3, H2BO3Una base fuerte, tendrá una gran atracción para los protonesUna base débil, tendrá una débil atracción y solo un pequeño porcentaje de sus moléculas aceptará protones.

Si un ácido es fuerte, su base conjugada será débilSi un ácido es débil, su base conjugada será fuerte

Fuerza relativa de algunos pares conjugados ácido-base

0 Nomenclatura de los ácidos

0 Cuando se disuelven en agua, ciertos compuestos binarios en cuya composición entren el hidrógeno y un no metal, forman soluciones que tienen propiedades ácidas (ácidos binarios).

0 Se nombran: se coloca al principio la palabra ácido y se utiliza como prefijo el nombre del segundo elemento (no metálico) y se añade el sufijo-hídrico. HBr, ácido bromhídrico.

0 No todos los compuestos binarios de hidrógeno son ácidos, solo cuando la fórmula tiene primero el hidrógeno.

0 Las sales de estos ácidos (formadas al reaccionar con un a base) contienen el ion negativo del no metal, el nombre termina siempre en –uro.

HCl + NaOH H2O + NaCl Ácido clorhídrico + Hidróxido de sodio agua + cloruro de sodio

Oxiácidos: hidrógeno, oxígeno y otro elemento no metálico. Pueden formar iones que todavía contienen hidrógeno que pueden formar sales ácidas. Las que se nombran indicando el número de hidrógeno todavía presente.H3PO4 NaH2PO4 Fosfato monosódicoNa2HPO4 Fosfato disódico

Reacciones de neutralizaciónLos ácidos reaccionan con las bases para formar agua e iones disueltos de un compuesto iónico llamado comúnmente una sal

HCl + NaOH H2O + NaClÁcido base agua sal

Si reaccionan cantidades iguales e iones hidronio e iones hidróxilo, la solución resultante no tendrá propiedades ácidas ni básicas, y se dice que es neutra

Producto iónico del agua 2H2O H3O+ + OH-

0 Potencial de hidrógeno pH= -log [H+] pOH= - log [OH-] pH + pOH= 14

Soluciones reguladoras, amortiguadoras o tampones. Se caracterizan porque su pH permanece casi invariable a la dilución o al añadir pequeñas cantidades de ácido o base. Contienen siempre un ácido o una base débil y una de sus sales es la base fuerte o ácido fuerte, respectivamente.

En las soluciones reguladoras que contienen un ácido débil, se cumple:

0 Ecuación de Henderson-Hasselbalch0

0 En las soluciones reguladoras que contienen una base débil, se cumple:0

El pH de 1 litro de solución de hidróxido de sodio es 13. (a) Calcular los gramos de sosa utilizados en prepararla; (b) ¿qué volumen de agua hay que añadir a 1 litro de la solución anterior para que su pH sea 12? Na= 23 g/mol; O=16 g/mol; H= 1g/mol.

0 pH=13 [H+]= 10-pH [H+]= 10-13

0 [OH-][H+]= 10-14

0 La disociación de NaOH, base fuerte, será:

0 NaOH Na+ + OH-

0 [NaOH] = [OH-]= 0.1 M

0 pH=12 [H+]= 10-12 [OH-][H+]= 10-14

0 [NaOH] = [OH-]= 10-2 M = 0.01 M

0 V1C1=V2C2

Calcular el pH de la disolución que resulta al mezclar 100 ml de una disolución 0.1 M de HCl con 60 ml de una disolución 0.2 M de NaOH

0 HCl + NaOH NaCl + H20

0 Inicialmente el numero de moles es:0 de HCl

0 Reaccionan 0.01 moles de HCl con = 0.01 de NaOH quedando 0.002 moles de NaOH sin reaccionar en 160 ml de disolución

Para neutralizar 20 ml de solución de H2SO4 se necesitan 25 ml de NaOH 0.1 N ¿Qué peso de BaSO4 se obtendrá al añadir exceso de BaCl2 a 100 ml de la solución sulfúrica?

0 Para conocer la concentración del ácido

0 H2SO4 + BaCl2 BaSO4 + 2HCl

0

¿Qué concentración en NH4Cl deberá tener una solución que es 5x10-3 M en NH4OH para que su pH sea igual a 10? ¿Qué volumen de HCl 0.1 M habrá que añadir a 500 ml de esta solución para que deje de ser un tampón?¿Cuál será el pH en ese momento? Kb= 1.8 x 10-5

NH4OH NH4+ + OH-

0 Una solución de NH4Cl y NH4OH es una solución tampón, cuya concentración de iones hidróxido se calcula mediante la fórmula:

Despejando la [sal] y sustituyendo los valores

¿Qué volumen de HCl 0.1 M habrá que añadir a 500 ml de esta solución para que deje de ser un tampón?La reserva alcalina de la solución reguladora es el NH4OH, para que la disolución pierda su capacidad reguladora del pH deberá añadirse el HCl que neutralice el NH4OH

HCl + NH4OH NH4Cl + H2O

0 ?¿Cuál será el pH en ese momento? 0 Al añadir 25 ml de HCl a 500 ml de solución, el volumen total es de 525

ml. En ese momento, la solución solo contiene NH4Cl, el inicial más el formado en la reacción del HCl con el NH4OH. El número de moles de NH4Cl es:

0 [NH4Cl]i= 9x10-4 M

0El NH4Cl se hidroliza dando carácter ácido a la solución

0NH4Cl NH4+ + Cl-

0NH4+ + H2O NH4OH + H+