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IONES EN FASE ACUOSAIONES EN FASE ACUOSA

Basado en el trabajo del Prof. Víctor BatistaBasado en el trabajo del Prof. Víctor Batista

Universidad de YaleUniversidad de Yale

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COMPUETOS IÓNICOSCOMPUETOS IÓNICOS

Muchas reacciones involucran sustancias iónicas, Muchas reacciones involucran sustancias iónicas, especialmente las que ocurren en agua o en especialmente las que ocurren en agua o en

solución acuosa.solución acuosa.

KMnOKMnO44 en agua en agua KK++(ac) + MnO(ac) + MnO44--(ac)(ac)

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Un Un compuesto compuesto

iónico: iónico: CuClCuCl22, en , en

agua.agua.

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¿Cómo sabemos que hay iones ¿Cómo sabemos que hay iones presentes en las soluciones presentes en las soluciones acuosas?acuosas?

¡Porque ¡Porque conducen la conducen la electricidadelectricidad!!

Los compuestos que se Los compuestos que se disocian se denominan disocian se denominan ELECTROLITOSELECTROLITOS

HCl, MgClHCl, MgCl22, Y NaCl son , Y NaCl son electrolitos fuerteselectrolitos fuertesEllos se disocian Ellos se disocian completamente* en iones.completamente* en iones.

Soluciones Soluciones acuosasacuosas

* La disociación es en realidad, prácticamente completa.

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HCl, MgClHCl, MgCl22, y NaCl son, y NaCl son electrolitos fuertes electrolitos fuertes porque se disocian completamente en ionesporque se disocian completamente en iones

Soluciones Soluciones acuosasacuosas

6Soluciones Soluciones acuosasacuosas

El ácido acético sólo se disocia en una proporción El ácido acético sólo se disocia en una proporción

pequeña, por eso es un pequeña, por eso es un electrolito débil.electrolito débil.

CHCH33COCO22H(ac) H(ac) ------> > CHCH33COCO22--(ac) + (ac) + HH++(ac)(ac)

7SolucionSoluciones es

acuosasacuosasEl ácido acético sólo se disocia El ácido acético sólo se disocia en una proporción pequeña, por en una proporción pequeña, por

eso es un eso es un electrolito electrolito débil.débil.

CHCH33COCO22H(aq) H(aq) ------> > CHCH33COCO22--(aq) + (aq) + HH++((aq)aq)

8SolucioneSolucioness

acuosasacuosasAlgunos compuestos se disuelven Algunos compuestos se disuelven en agua pero la solución resultante en agua pero la solución resultante no conduce la electricidad. Se los no conduce la electricidad. Se los

conoce como: conoce como: no electrolitos.no electrolitos.

Algunos ejemplos:Algunos ejemplos:azúcarazúcaretanoletanoletilen glicoletilen glicol

Algunos ejemplos:Algunos ejemplos:azúcarazúcaretanoletanoletilen glicoletilen glicol

9Solubilidad en agua de compuestos Solubilidad en agua de compuestos iónicosiónicos

Los minerales comunes suelen estar formados Los minerales comunes suelen estar formados por aniones muy poco solubles: por aniones muy poco solubles:

sulfuro, fluoruro, carbonato, óxido.sulfuro, fluoruro, carbonato, óxido.

Azurita, un carbonato de cobre

Pirita, un sulfuro de hierro Orpimente, un

sulfuro de arsénico

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ÁCIDO ÁCIDO ------> H> H++ en agua* en agua*ÁCIDO ÁCIDO ------> H> H++ en agua* en agua*

ÁCIDOSÁCIDOSÁCIDOSÁCIDOS

Algunos ácidos Algunos ácidos fuertesfuertes::

HClHCl clorhídricoclorhídrico

HH22SOSO44 sulfúricosulfúrico

HClOHClO44 perclóricoperclórico

HNOHNO33 nítriconítrico

HNOHNO33

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ÁCIDOSÁCIDOSÁCIDOSÁCIDOS

HCl(aq) HCl(aq) ------> H> H++(aq) + Cl(aq) + Cl--(aq)(aq)

ÁCIDO ÁCIDO ------> H> H++ en agua* en agua*ÁCIDO ÁCIDO ------> H> H++ en agua* en agua*

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La La naturaleza naturaleza

de los de los ácidosácidos

La La naturaleza naturaleza

de los de los ácidosácidos

HCl

H2O

Cl -

H3O+

catión hidronio

13Ácidos Ácidos débilesdébilesÁcidos Ácidos débilesdébiles

Los ácidos débiles son Los ácidos débiles son electrólitos débileselectrólitos débiles

CHCH33COCO22HH

ácido acéticoácido acético

HH22COCO33

ácido carbónicoácido carbónico

HH33POPO44

ácido fosfóricoácido fosfórico

HFHF

ácido fluorhídricoácido fluorhídrico

Ácido acético

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ÁCIDOSÁCIDOSÁCIDOSÁCIDOSLos Los óxidos no metálicos óxidos no metálicos pueden generar ácidos:pueden generar ácidos:

COCO22(g) + H(g) + H22O(l) O(l) ------> > HH22COCO33(ac)(ac)

SOSO33(g) + H(g) + H22O(l) O(l) ------> > HH22SOSO44(ac)(ac)

El COEl CO22(g) y el SO(g) y el SO33(g) son productos (g) son productos de la combustión del petróleo y del de la combustión del petróleo y del carbón.carbón.

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Base Base ------> OH> OH-- en agua en aguaBase Base ------> OH> OH-- en agua en agua

BASESBASESBASESBASES

NaOH(aq) NaOH(aq) ------> Na> Na++(aq) + OH(aq) + OH--(aq)(aq)

El NaOH es una El NaOH es una base fuertebase fuerte

16Amoníaco, NHAmoníaco, NH33

Una base importante

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BASESBASESBASESBASESLos Los óxidos metálicos óxidos metálicos pueden generar bases: pueden generar bases:

CaO(s) + HCaO(s) + H22O(l) O(l) ----> Ca(OH)> Ca(OH)22(ac)(ac)

CaO en agua: el indicador detecta un medio básico

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EcuacionEcuaciones es

iónicasiónicas

EcuacionEcuaciones es

iónicasiónicasMg(s) + 2 HCl(aq) --> HMg(s) + 2 HCl(aq) --> H22(g) + MgCl(g) + MgCl22(aq)(aq)

En realidad deberíamos escribir:En realidad deberíamos escribir:

Mg(s) + 2 HMg(s) + 2 H++(aq) + 2 Cl(aq) + 2 Cl--(aq) ---> H(aq) ---> H22(g) + Mg(g) + Mg2+2+(aq) + 2 Cl(aq) + 2 Cl--(aq)(aq)

Los dos aniones ClLos dos aniones Cl-- son son IONES ESPECTADORESIONES ESPECTADORES. . Éstos no participan en la reacción.Éstos no participan en la reacción.

Ecuación fórmula:Ecuación fórmula:

Ecuación iónica:Ecuación iónica:

19Ecuación iónica Ecuación iónica netaneta

Ecuación iónica Ecuación iónica netaneta

Si dejamos fuera a los iones espectadores:Si dejamos fuera a los iones espectadores:

Mg(s) + 2 HMg(s) + 2 H++(aq) (aq) ------> H> H22(g) + Mg(g) + Mg2+2+(aq)(aq)

Obtenemos la ECUACIÓN IÓNICA NETAECUACIÓN IÓNICA NETA

Mg(s) + 2 HCl(aq) --> HMg(s) + 2 HCl(aq) --> H22(g) + MgCl(g) + MgCl22(aq)(aq)

Mg(s) + 2 HMg(s) + 2 H++(aq) + 2 Cl(aq) + 2 Cl--(aq) (aq) ------> H> H22(g) + Mg(g) + Mg2+2+(aq) + 2 Cl(aq) + 2 Cl--(aq)(aq)

20Reacciones químicas en fase Reacciones químicas en fase acuosaacuosa

I) Reacciones de intercambio:I) Reacciones de intercambio:

AX + BY AY + BX

PbPb(NO(NO33))2 2 (ac) + 2 K(ac) + 2 KII (ac) (ac) ------> Pb> PbII2 2 (s) + 2 K(s) + 2 KNONO33 (ac) (ac)

Los aniones intercambian Los aniones intercambian cationes y viceversacationes y viceversa

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La “fuerza impulsora” es la formación de un La “fuerza impulsora” es la formación de un compuesto insoluble: un compuesto insoluble: un precipitadoprecipitado..

PbPb(NO(NO33))22(aq) + 2 K(aq) + 2 KII(aq) (aq) ------> 2 KNO> 2 KNO33(aq) + (aq) + PbPbII22(s)(s)

Ecuación iónica netaEcuación iónica neta

PbPb2+2+(aq) + 2 I(aq) + 2 I--(aq) (aq) ------> PbI> PbI22(s)(s)

II) Reacciones de precipitación:II) Reacciones de precipitación:

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• La “fuerza impulsora” es la formación de agua.La “fuerza impulsora” es la formación de agua.

NaNaOHOH(ac) +(ac) + HHCl(ac) Cl(ac) ------> > NaCl(ac) +NaCl(ac) + HH22OO(l)(l)• Ecuación iónica neta:Ecuación iónica neta:

OHOH--(aq) + H(aq) + H++(aq) ---> H(aq) ---> H22O(liq)O(liq)

• Vale para toda neutralizaciónentre ácidos y bases Vale para toda neutralizaciónentre ácidos y bases fuertesfuertes..

III) Reacciones ácido-base:III) Reacciones ácido-base:

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• A menudo son llamadas A menudo son llamadas NEUTRALIZACIONESNEUTRALIZACIONES porque la solución final puede no tener carácter ácido porque la solución final puede no tener carácter ácido

ni básico (depende de la estequiometría de la reacción)ni básico (depende de la estequiometría de la reacción)

• Además de agua se produce una Además de agua se produce una SALSAL (MX). (MX).

HHXX + + MMOH OH ------> > MMXX + H + H22OO

MMn+n+ proviene de la proviene de la base base yy XXn-n- proviene del proviene del ácidoácido

¡Esta es una forma de producir compuestos iónicos!¡Esta es una forma de producir compuestos iónicos!

REACCIONES ÁCIDO-REACCIONES ÁCIDO-BASEBASE

24Reacciones que producen Reacciones que producen gasesgases

Así se producen Así se producen carbonatos metálicoscarbonatos metálicos::

COCO22 (g) + H (g) + H22O (l)O (l) ------> H> H22COCO3 3 (ac)(ac)

HH22COCO33(ac) + (ac) + CaCa+2+2 (ac) (ac) ------> 2 H> 2 H++(ac) + (ac) + CaCaCOCO33(s)(s)

El agregado de un ácido revierte esta reacción:El agregado de un ácido revierte esta reacción:

MMCOCO33 + ácido + ácido ------> CO> CO22 + sal + sal

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Reacciones Reacciones que que

producen producen gasesgases

CaCOCaCO33(s) + H(s) + H22SOSO44(ac) (ac) ------> 2 CaSO> 2 CaSO44(s) + H(s) + H22COCO33(ac) (ac)

El ácido carbónico es inestable y se descompone en COEl ácido carbónico es inestable y se descompone en CO22 y H y H22OO

HH22COCO33(ac) (ac) ------> > COCO22 (g) (g) + H + H22O (l)O (l)

*(Las tabletas antiácidas contienen una mezca de ácido cítrico *(Las tabletas antiácidas contienen una mezca de ácido cítrico y NaHCOy NaHCO33))

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TRADUCCIÓN Y ADECUACIÓNTRADUCCIÓN Y ADECUACIÓNTRADUCCIÓN Y ADECUACIÓNTRADUCCIÓN Y ADECUACIÓN