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FUERZA DE ÁCIDOS Y BASES

LA ESCALA DE pH

pH DE SOLUCIONES DE ÁCIDOS Y BASES FUERTES

La fuerza de un ácido depende de varios factores:propiedades del disolvente, la temperatura y laestructura molecular del ácido.

Enfocarenos nuestra atención a la estructura delos ácidos.

ACIDOS BINARIOS: Sea un ácido HX, los factores

que determinar la fuerza del ácido son la polaridad

la energía de enlace H – X, mientras más polar sea

el enlace, el ácido se ioniza con mayor facilidad en

H⁺ y X ‾ , por otro lado los enlaces fuertes se

ionizan con menor facilidad.

Consideremos los ácidos hidrácidos del grupo VII.

Tabla 1: Energía de Disociación de enlace de los halogenuros de hidrógeno.

_________________________________________Ácido Energía de Disociación de enlace Fuerza ácida en agua

H – F 568.2 Kjoules/mol débil

H - Cl 431.9 Kjoule/ mol fuerte

H - Br 366.1 Kjoule/ mol fuerte

H - I 298.3 Kjoule / mol fuerte

______________________________________________________

Como vemos, el efecto de la magnitud de laenergía de enlace prevalece sobre la polaridad delenlace.

HF < HCl < HBr < HI

En el agua el HF sera un ácido debil, pero tanto elHCl, HBr y el HI serán de igual de fuertes en elagua, debido al efecto nivelador del agua, pero siusamos el ácido acético como disolvente se veráque el HI es más ácido que el HBr y este a su vezque el HCl.

De igual manera para los ácidos del grupo VI:

H2O < H2S < H2 Se < H2Te

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En un período la polaridad del enlace es el factor

más importantes para la acidez.

Aumento de Electronegatividades

IV A V A VI A VII A

Período 2: CH4 < NH3 < H2O < HF

Período 3: SiH4 < PH3 < H2S < HCl

1. Los oxácidos que tienen diferente átomos centrales pero quepertenecen al mismo grupo y que tienen el mismo número deoxidación.

O O

I I

O - Cl – O- H O - Br – O- H

I I

O O

El Cloro y el Bromo tienen el mismo estado de oxidación +7,como el Cloro es mas electronegativo que el Bromo, atrae masel par electrónico que comparte con el Oxígeno, enconsecuencia el enlace O – H es mas polar en el acidoperclórico y se ioniza mas fácilmente.

HClO4 > HBrO4

2. Oxoácidos que tienen el mismo átomo central

pero diferentes número de grupos enlazados a el,

dentro de este grupo la fuerza ácida aumenta a

medida que aumenta el número de oxidación del

atomo central.

HClO4 > HClO3 > HClO2 > HClO

Prediga cual es el ácido más fuerte de cada par.

a) H2S, H2Se i) H3PO4, H2PO4 ‾

b) H2S, HBr j) HCO3 ‾ , CO3‾ ²

c) PH3, NH3 k) CH3COOH, HCOOH

d) H2SO4, H2SeO4

e) HClO3, HBrO3

f) HBrO, HBrO3

g) HCl, HF

h) H2CO3, HNO3

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Las bases fuertes más comunes son los hidróxidos

iónicos de los metales alcalinos y de los metales

alcalinos, el calcio tiene solubilidad apreciable Ej:

LiOH(ac) Li ⁺(ac) + OH ‾(ac)

NaOH(ac) Na⁺(ac) + OH ‾(ac)

KOH(ac) K ⁺(ac) + OH ‾(ac)

RbOH(ac) Rb⁺(ac) + OH ‾(ac)

CsOH(ac) Cs⁺(ac) + OH ‾(ac)

Ca(OH)2(ac) Ca⁺ ²(ac) + 2 OH ‾(ac)

Son compuestos moleculares, derivados del amoniaco.

NH3(ac) + H2O NH4⁺(ac) + OH ‾(ac)base débil ácido fuerte

CH3-NH2(ac) + H2O CH3-NH3⁺(ac) + OH ‾(ac)

C5H5N(ac) + H2O C5-H5NH⁺(ac) + OH ‾(ac)

C6H5NH2(ac) + H2O C6H5NH3⁺(ac) + OH ‾(ac)

1. ¿ Cuál es la base de Bronsted más fuerte ?

a) Cl - b) ClO3- c) ClO - d) NO3

- e) Br –

2. ¿ Cuál de las siguientes especies es la base de Bronsted más fuerte de cada par?

a) HS- ó S-2 b)BrO- ó BrO2-

c) NO3- ó CO3

-2 d) CN- ó Cl-

Prevalece de los fuertes hacia los débiles.

HNO2 + H2O NO2 ‾ + H3O ⁺Ácido débil Base débil Base fuerte Ácido fuerte

HClO4 + CO3 - 2 ClO4‾ + HCO3

-

Ácido fuerte Base fuerte Base débil Ácido débil

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Auto protolisis del agua

Una de las propiedades

más importantes del agua es

su habilidad para actuar

como ácido o como base

el agua es una molécula anfiprótica

Los iones son el resultado de lanaturaleza anfiprótica del agua.

Algunas moléculas ceden H+ y otras

aceptan.

En la auto ionización por cada molécula

de agua que actúa como base otraactúa como ácido formándose los iones

H3O+ + OH-

H2O + H2O H3O+ + OH-

El proceso de ionización del agua se expresa:

H2O H+ + OH-

Su constante de equilibrio estaríarepresentada por la siguiente expresión:

Kw = [H+] . [OH–]

A esta nueva constante la llamamos constante del

producto iónico del agua y se representa por KW.

KW a 25 ºC tiene un valor de 1 x 10-14.

KW = [H+][OH-] = 1 x 10 -14

[H+] = [OH-] = 1 x 10 -7

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pH

La escala del pH es una representación del

equilibrio entre los iones de hidrógeno (H3O+) y

los iones de hidróxido (OH-) en una solución.

El pH (potencial del ión hidrógeno) de una

disolución se define como el logaritmo negativo

de la concentración del ión hidrógeno expresado

en (mol/litro), la escala de pH se define por la

ecuación:

pH = - log [H+]

Debido a que el pH solo es una manera de expresarla concentración del ión hidrógeno, las disolucionesácidas y básicas (25°C), pueden identificarse por susvalores de pH como sigue:

Disoluciones acidas: [H+] > 1,0 x 10-7M, pH < 7.00

Disoluciones básicas: [H+] < 1,0 x 10-7M, pH > 7.00

Disoluciones neutras: [H+] = 1,0 x 10-7M, pH = 7.00

La escala de pH

pH = – log [H3O+]

[H3O+] = antilog (– pH) = 10– pHy

La escala de pH es una manera conveniente de medir lacantidad de iones hidronio en solución

El término pH deriva del francés “puissance d’hydrogène”(el “poder del hidrógeno”)

La escala de pH es una medida directa del grado deacidez de una solución

El pH se define como:

La escala de pH fue ideada para expresar en formaadecuada diferentes concentraciones del ión (H+)(ión Hidrógeno):

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Completar el siguiente cuadro

Solución [H3O + ] [OH - ] pH pOH

HClO4 0.04 M

KOH 12.30

Mg(OH)2 0.002M

Ejercicio 1:

¿ Cual debe ser el pH ?de una solución HCl que seprepara mezclando 2 ml de solución concentrada deHCl al 35% en masa y densidad 1.19 g/ml hastaformar 500 ml de solución.

Ejercicio 2:

Se mezcla 25 ml de solución de HNO3 de pH 2.12 con 100 ml de agua. ¿Cuál será el pH de la solución resultante?

Ejercicio 3:

¿Cuál será el pH de una solución de HI que se obtiene mezclando 500 ml de HI 0.05M con 250 ml de HI 0.01M ?

pOH

El pOH se define como el logaritmo negativo de la

concentración molar de iones (OH-) es decir:

pOH : - log [OH-]

El pH y el pOH se relacionan así:

[H3O+]. [OH-]= 10-14

log [H3O+] + log [OH-]= log 10-14

Finalmente:

pH + pOH = 14

Luego:

log [H3O+] + log [OH-] = log 10-14

Cambiando de signo:

(- log [H3O+])+ (- log [OH-]) = - log 10-14

(pH + pOH) = - log 10-14

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Ejercicio 1:

¿Cuál es el pOH y pH de una solución 0,0001 M de

hidróxido de sodio?

Ejercicio 2:

¿ Cual es el valor de la [H3O+ ] y el pH de una solución

saturada de Ba(OH)2 que contiene 3.9 gramos de

Ba(OH)2 por 100 ml de solución?

Ba = 137, O=16, H = 1

Ejercicio 3:

¿Cuál es el pH que se obtiene al diluir 125 ml de KOH

0.606M con agua hasta obtener 1.5 litros de solución ?

1. Se mezclan 100 ml de HCl(ac) de pH 2 con 100 ml de

NaOH(ac) con pH 11. ¿Cuál es el pH de la solución

resultante ?

2. Se mezclan 50 ml de HI(ac) 0.015M con 75 ml de

KOH(ac) . ¿ Cual debe ser la concentración molar de la

solución del KOH para que la solución resultante sea

de pH = 7 ?