Equilibrio Ionico y Acido-Base.

EQUILIBRIO IÓNICO Y ACIDO-BASE

Las sustancias que en disolución acuosa conducen la corriente eléctrica se llaman electrólitos.

Teoría de Arrhenius (1883)

• Según la teoría de Arrhenius, en medio acuoso los ácidos se disocian en iones positivos (protones) e iones negativos (aniones).

                HCl → H+ (aq) + Cl− (aq)

Las bases se disocian en iones positivos (cationes) e iones negativos (hidroxilos).

                NaOH→ Na+ (aq) + OH− (aq)

• Asi mismo, la disociación iónica de las sales producen iones positivos, como en las bases, e iones negativos, como en los ácidos, por ejemplo:

[pic 1]

[pic 2]

• Así, los iones o partículas cargadas que se producen al disolverse electrólitos fuertes, son los vehículos de conducción eléctrica en las disoluciones respectivas.

Resumiendo, según Arrhenius:

• Ácido: Sustancia que, en disolución acuosa, ceden al medio iones H+:
• Base: Sustancia que, en disolución acuosa, ceden al medio iones OH−:

Limitaciones:

• Esta teoría solo se puede aplicar en disoluciones acuosas, sin embargo se observan propiedades ácido-base en disoluciones no acuosas.

Existen sustancias distintas de los ácidos y base de Arrhenius que tienen propiedades ácidas y básicas

Teoría de Brønsted-Lowry (1923)

Esta nueva teoría elimina la necesidad de una disolución acuosa y amplían las sustancias que pueden considerarse ácidas y básicas

• Son ácidos las sustancias (moleculares o iónicas) que pueden ceder iones H+.

Ej:         CH3COOH  ↔  H+  +  CH3COO−

• Son bases las sustancias (moleculares o iónicas) que pueden captar iones H+.

Ej:          NH3 + H+  ↔ NH4+

Así, son ácidos de Bronsted-Lowry:

• moléculas como: HCI, H2S04, H3P04, H20, etc.
• cationes como: NH4+, H30+, etc.
• aniones como: HS04-, H2P04-, HS-, etc.

y son bases de Bronsted-Lowry:

• moléculas como: NH3, H20, CH3NH2, etc.
• cationes como: [Cu(H20)30H]+, etc.
• aniones como: I-, CI-, S042-, HP042-, OH-, etc.

Ácidos y bases conjugados

En esta teoría resulta fundamental el concepto de ácidos y bases conjugados: cuando un ácido cede un protón, se forma un anión que, a su vez, podrá captar un protón para regenerar el ácido. Por ejemplo:

HCI  [pic 3]   H+ + CI-

ácido                          base conjugada

NH4+ [pic 4]H+ + NH3

ácido                              base conjugada

El mismo razonamiento se puede hacer a partir de una base. Así, por ejemplo

CH3NH2 + H+ [pic 5] CH3NH3+

base                         ácido conjugado

• Es decir, los ácidos, al ceder H+, producen su base conjugada y las bases, al captar H+, producen su ácido conjugado.

• Las propiedades de los ácidos y de las bases de Bronsted-Lowry se manifiestan al interaccionar un ácido y una base entre sí, para dar las respectivas bases y ácidos conjugados. Por ejemplo:

[pic 6]

• Las reacciones entre ácidos y bases son reacciones de transferencia de protones, también llamadas reacciones protolíticas.

• Como se habrá apreciado, el agua puede actuar algunas veces como aceptora y otras como donora de protones, es decir, como ácido o como base de Bronsted-Lowry, según el caso lo requiera.

•  Este tipo de sustancias se denomina anfolito o sustancias anfipróticas.

Fuerza de ácidos y bases

• Según la teoría de Bronsted-Lowry, la fuerza relativa de los ácidos y de las bases depende de su mayor o menor tendencia a ceder o captar los iones H+.

• Según la teoría de Arrhenius, dependería de la mayor o menor tendencia a ceder iones H+ y OH-, respectivamente, en la disolución acuosa.

Así, la constante de equilibrio correspondiente a la disociación que se produce al disolver un ácido o una base, representa una medida cuantitativa de su fortaleza.

• Según la teoría de Bronsted la fuerza relativa de los ácidos y de las bases depende de su mayor o menor tendencias a ceder o captar los iones H+.

• Así, la constante de equilibrio correspondiente a la disociación que se produce al disolver un ácido o una base, representa una medida cuantitativa de su fortaleza.

Por ejemplo:

[pic 7]

        ácido        base conjugada

aplicando la ley de masas:

[pic 8]

Como la concentración de agua es constante, por lo tanto:

[pic 9]

Para una base de Bronsted, se tiene:

NH3 + H2O [pic 10]NH4+   +  OH-

        Base        ácido conj.

[pic 11]

Resulta evidente, por lo tanto, que:

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