Acidez de los cationes metálicos

Acidez de los cationes metálicos

Objetivo

Identificar las propiedades ácido-base de los iones metálicos y como varían dichas propiedades en relación a las características de cada ión. Determinar y comparar el grado de acidez de los iones y establecer las causas de las diferencias del grado de acidez entre los distintos tipos de iones a analizar.

Análisis de resultados

Durante el primer paso de la práctica se analizó directamente el carácter ácido base de ciertos cationes. En dicho análisis observamos que los iones Zr4+ y Sn4+ presentaron los pHs más bajos, con valores alrededor de 2. Los cationes La3+ y Al3+ presentaron carácteres menos ácidos, con pHs de 5, y finalmente el resto de los cationes, con cargas 1+ o 2+ tuvieron pHs aproximados de 6. Estos resultados pueden relacionarse directamente con el tamaño de la carga de cada catión, siendo el valor de la carga directamente proporcional con el grado de acidez de los cationes. También debe existir una influencia en el pH del tamaño de cada átomo, ya que, al comparar la relación carga/radio se observa que es mayor para los iones más ácidos, como el Sn4+.

En los experimentos de precipitación con hidróxido de sodio, observamos que el pH que se debía obtener para precipitar a cada ión cambiaba de manera inversamente proporcional con la carga de los iones. Es decir, aquellos que originalmente presentaron mayor acidez, requirieron de un pH menor para poder precipitarse, y viceversa.

Luego se realizó un ensayo de precipitación, también con hidróxido de sodio, pero con varios cationes monovalentes. De entre ellos, únicamente se logró precipitar al catión Ag+, que en comparación con los demás tenía un radio menor y, además, una electronegatividad mucho mayor.

Después se analizó el pH de precipitación de cinco cationes bivalentes, que expresaron diferencias importantes entre los pHs a los que precipitaban a pesar de ser de cargas iguales. El Mg2+ fue el catión que precipitó a un pH mayor, es decir, su fuerza ácida era la menor entre los iones analizados. Fue seguido en fuerza ácida creciente por el Zn2+ y el Pb2+, para finalizar con el Hg2+, que contrastó de manera importante con los demás al precipitarse al alcanzar un pH de 2. El comportamiento de estos cationes puede relacionarse tanto con el tamaño como con la electronegatividad de cada uno de ellos.

Se realizó una prueba similar con cationes de carga 3+, donde se observó un pH de precipitación decreciente en el siguiente orden: La3+, Al3+, Fe3+ y Bi3+. Al comparar estos cationes con los del experimento anterior, se observa una relación similar entre la distribución en la tabla periódica de cada uno de ellos y su fuerza ácida.

Discusión

En el primer experimento realizado se puede observar claramente el efecto del valor de la carga sobre el valor de acidez de cada catión. Es decir, se confirma que ésta es proporcional a la fuerza ácida que tendrá el catión.

En los ensayos de precipitación se observó que los cationes más ácidos requerían de una menor adición de NaOH para lograr precipitar, es decir, precipitaban a pHs más bajos que los cationes con menor fuerza ácida. Esto se puede relacionar directamente con la constante de solubilidad de cada compuesto iónico analizado. Es decir, dependiendo de el valor de esta constante, cada uno de los iones analizados podía 'soportar' la adición de aniones OH- hasta que estos alcanzaran una concentración mayor a la que su constante de solubilidad permitiera, teniendo por efecto la precipitación de los mismos.

En el ensayo de precipitación de los cationes monovalentes, se puede observar que el Ag+ al tener una electronegatividad significativamente distinta a la del resto de los

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