Pontificia Universidad Católica de ValparaísoInstituto de Química

QUÍMICA GENERAL E INORGÁNICAQUI- 123

EQUILIBRIO QUÍMICO ACIDO-BASE

Definiciones de ácidos y bases

AcidosAcidos BasesBases Frutas cítricasFrutas cítricas JabónJabón AspirinaAspirina DetergentesDetergentes Coca Cola Coca Cola Limpiadores Limpiadores

amoniacalesamoniacales VinagreVinagre Fármacos Fármacos

estomacalesestomacales Vitamina CVitamina C

Definiciones de ácidos y bases

Teoría deArrhenius

Acido HCl + H2O Cl -1 + H3O+1

Base NaOH + H2O OH -1 + Na+1

Teoría de Lewis

Acido BF3

Base :NH3

Reacción ácido-base F3B:NH3

AcidosAcidos Formula Formula MolaridadMolaridad NítricoNítrico HNO HNO33 1616

Clorhídrico Clorhídrico HCl HCl 12 12 SulfúricoSulfúrico H H22SOSO44 18 18 AcéticoAcético HC HC22HH33OO22 18 18

BasesBases Hidróxido amónico NHHidróxido amónico NH44OHOH 15 15 Hdróxido sódicoHdróxido sódico NaOH NaOH sólido sólido Hydróxido potásico KOHHydróxido potásico KOH soólidosoólido

Acidos y bases comunes en el laboratorio

Definiciones de ácidos y bases

Hierro Zinc MagnesioHierro Zinc Magnesio

Una de las propiedades características de los ácidos es su capacidad para reaccionar con metales y producir hidrógeno

Zn + 2 HCl ZnCl2 + H2

Algunos metales reaccionan con los ácidos mejor que otros.

Definiciones de ácidos y bases

Propiedades químicas de los ácidos y las bases

Propiedades de los ácidos : Poseen un sabor agrio. Colorean de rojo el papel de tornasol. Sus disoluciones conducen la electricidad. (escala

de acidez). Desprenden gas hidrógeno cuando reaccionan en

disolución con algunos metales.

Definiciones de ácidos y bases

Una de las propiedades características de las bases es que reaccionan con los ácidos para producir una sal. Es lo que se conoce como reacción de neutralización.

NaOH + HCl NaCl + HNaOH + HCl NaCl + H22OO

La neutralización de las ácidos grasos en la piel produce jabón , y por eso las bases son resbaladizas al tacto.

KOHKOH + + HNOHNO33 KNOKNO33 + H + H22OO

Cuando un ácido reacciona con una base forma sal más agua

Propiedades de las bases o álcalis:

Tienen un sabor amargo . Colorean de azul el papel de tornasol. Al igual que los ácidos, en disolución acuosa

conducen la electricidad. Reaccionan con los ácidos para formar sal más

agua.

Definiciones de ácidos y bases

Acido Donador de protones añade H+ al disolvente

Base Aceptor de protones elimina H+ del disolvente

NHNH33 + H + H22O NHO NH44++ + OH + OH--

H+ AceptadoH+ Aceptado

Esta definición explica como sustancias como el amoniaco pueden actuar como bases.

Teoría de Bronsted-Lowry

Ácidos y bases de Brönsted - Lowrry

El comportamiento ácido-base se relaciona con la

capacidad para transferir protones H+ desde una

especie a otra según una reacción del tipo:

HA (ac) + H2O(l) A- (ac) + H3O+ (ac)

HA (ac) + B(ac) A- (ac) + BH+ (ac)

H2O(l) + B(ac) OH- (ac) + BH+ (ac)

Definición de ácido

Ácido es toda sustancia capaz de ceder uno o más protones

a otra especie.

HCl(ac) + H2O(l) H3O+ (ac) + Cl- (ac)

HCOOH(ac) + H2O(l) H3O+(ac) + HCOO- (ac)

H+(ac) + H2O(l) H3O+

(ac)

Definición de base

Base es una sustancia capaz de aceptar uno o más protones de otra especie.

NH3(ac) + H2O(l) NH4+

(ac) + OH-(ac)

Reacciones ácido-base

CH3COOH (ac)+ NaHCO3(ac) CH3COONa(ac)+ H2CO3(ac)

Par ácido-base conjugado

En un equilibrio ácido-base, ambas reacciones la

directa y la inversa comprenden transferencia de protones.

NH3(ac) + H2O (l) NH4+ (ac) + OH -

(ac)

base 2 ácido 1 ácido 2 Base1

HH++

¿Qué es un par ácido base conjugado?

Un ácido y una base que solo difieren en la presencia o ausencia de un protón, se denomina par ácido-base conjugado.

Ejemplo

NH4+

(ac) / NH3(ac)

H2O (l) / OH - (ac)

En general

Todo ácido tiene asociado una base conjugada formada al añadir un protón a la base.

Así, el OH - es la base conjugada del H2O que se comporta como ácido.

Toda base tiene asociada un ácido conjugado formado al añadir un protón a la base.

Así, el NH4+ es el ácido conjugado de

NH3 que se comporta como una base.

1. Complete las siguientes reacciones ácido-base, identificando cada una de las especies y los pares

ácido-base conjugados

a) HBr + …….. ………. + H3O+

b) …….. + H2O NO2- + ……….

c) HCl + NH3 ………. + ……….

d) C6H5-NH3+ + H2O ……… + ...……..

e) CH3NH2 + ……. ……… + OH-

Rta .

a) HBr + H2O Br- + H3O+

b) HNO2 + H2O NO2- + H3O+

c) HCl + NH3 NH4

+ + Cl-

d) C6H5-NH3+ + H2O C6H5-NH2 + H3O+

e) CH3NH2 + H2O CH3-NH3+ + OH-

2. ¿Cuál (es) de los siguientes pares de sustancias, son pares ácido-base conjugado?

I. H3O+ / OH-

II. C6H5NH3+/ C6H5NH2

III. H2SO4 / SO4-2

IV. H3O+ / H2O

a) sólo I b) sólo II c) sólo IV d) II y III e) II y IV

3. De los siguientes enunciados es son verdaderos:

a) Sí, una especie acepta H3O+ es un ácido. F

b) El ión OH– es la base conjugada del H3O+. F

c) Sí, en una reacción química se transfieren protones, es una reacción ácido-base. V

d) Sí, dos especies difieren en la presencia o ausencia de varios protones en sus estructuras estas corresponden a un par ácido-base conjugado. F

e) El NH2+ es el ácido conjugado del NH3 F

Observemos el comportamiento del agua en algunas reacciones.

HCl(ac) + H2O(l) Cl- (ac) + H3O+(ac)

ác. 1 base 2 base conj1 ác. conj 2

H2O(l) + NH3(ac) OH- (ac) + NH4

+(ac)

ác. 1 base 2 base conj1 ác. conj 2

¿Qué papel cumple el agua?

H2O se comporta como …. base en la reacción con el HCl.

H2O se comporta como …. Ácido en la reacción con el NH3.

Algunas sustancias pueden actuar como ácido en unas situaciones o como bases en Otras, estas especies reciben el nombre deAnfolitos o anfóteros ácido-base.

anfolitos El HS1- es anfolito

• Ka1 < 1 Ka2 < 1

H2S + H2O HS1- + H3O1+

HS1- + H2O S2- + H3O1+

HS1- base conj fuerteHS1- ácidoEs anfolito ya que la 1 reacción es reversible, entonces la base conj . fuerte puede aceptar fácilmente un protón

El HSO41- no es anfolito

• Ka1 > 1 Ka2 < 1

H2SO4 + H2O HSO41- + H3O1+

HSO41- + H2O SO4

2- + H3O1+

HSO41- base muy débil

HSO41- ácido

No es anfolito ya que la 1 reacc. no es reversible. Por lo tanto no puede actuar como base en una reacción.

Producto iónico del agua

El agua es una sustancia anfotérica que puede actuar como un ácido o como una base.

HC2H3O2(aq) + H2O(l) H3O+ + C2H3O2-(aq)

acido base acido base

H2O(l) + NH3(aq) NH4+

(aq) + OH-(aq)

acido base acido base

Producto iónico del agua

Autoionización del aguaAutoionización del agua

Las moléculas de agua reaccionan entre ellas para formar iones.

HH22OO(l)(l) + H + H22OO(l)(l) H H33OO++(aq)(aq) + OH + OH--

(aq)(aq)

(10(10-7-7M) (10M) (10-7-7M)M)

Kw = [ H3O+ ] [ OH- ] = 1.0 x 10-14 a 25oC[ H3O+ ] = [ OH- ] = xKw = x * x = x2 √1.0 x 10-14 = x[ H3O+ ] = [ OH- ] = 1.0 x 10-7

En una disolución neutra la concentración de ambas especies es igual.

Producto iónico del agua

pH y pOH

pH = -log[HpH = -log[H++]]

En 1909 Soren-Sorgensen, bioquímico que trabajaba en la cervecería Calsberg, propuso un método para expresar la acidez de una disolución. Definió el término llamado pH.

[H[H++]= [H]= [H33OO++]]

pOH = -log[OHpOH = -log[OH--]]

-log-logKKW W = -log[H= -log[H33OO++]-log[OH]-log[OH--]= -log(1.0x10]= -log(1.0x10-14-14))

KKW W = [H= [H33OO++][OH][OH--]= 1.0x10]= 1.0x10-14-14

ppKKW W = pH + pOH= -(-14)= pH + pOH= -(-14)

ppKKWW = pH + pOH = 14 = pH + pOH = 14

Sí, en una disolución :

1. H3O+ = OH - es neutra

2. H3O+ >> OH - es ácida

3. H3O+ << OH - es básica

A medida que aumenta la concentración de uno de ellos

disminuye la del otro y su producto permanece constante e igual .

pH y pOH

Escala de pH y pOH

pH 7 la disolución es ácida

pH 7 la disolución es básica

pH = 7 la disolución es neutra

Escala de pH y sustancias de uso común