Equilibrio Químico y Propiedades de Ácidos y Bases: Conceptos y Factores

Equilibrio Químico

Constante de equilibrio:

• K_c > 1: Predominan los productos.
• K_c = 1: Equilibrio.
• K_c < 1: Predominan los reactivos.

Cociente de reacción:

• Q < K_c: La reacción va hacia la derecha, aumenta la concentración de productos y disminuye la de los reactivos hasta que Q se iguale con K_c.
• Q = K_c: Equilibrio.
• Q > K_c: Se tiende siempre a alcanzar el equilibrio y el sistema irá hacia la izquierda.

En el caso de que K_c sea muy pequeña, lo que implica que α < 1, se desprecia α. Esta puede ser como máximo 1. En cambio, si α > 0.02 se hará la ecuación de 2^do grado.

Factores que Modifican el Equilibrio Químico

Según el Principio de Le Chatelier, el equilibrio se modificará cuando:

• Si aumenta la concentración de reactivos, la reacción irá hacia la derecha.
• Si aumenta la concentración de productos, irá hacia la izquierda.

La Ley de Boyle dice:

• Si aumenta la presión (o disminuye el volumen), el equilibrio irá hacia donde haya menor número de moles.
• Al disminuir la presión (o aumentar el volumen), irá el equilibrio hacia donde haya mayor número de moles.

Si en la reacción no interviene ningún gas, estos cambios no afectan al equilibrio.

• Al aumentar la temperatura:
  • Si es una reacción exotérmica, va hacia la izquierda.
  • Si es una reacción endotérmica, irá hacia la derecha.
• Al disminuir la temperatura:
  • Si es una reacción exotérmica, irá hacia la derecha.
  • Si es una reacción endotérmica, hacia la izquierda.

Factores que Influyen en la Velocidad de Reacción

La temperatura, el grado de pulverización, la concentración de reactivos y la presencia de catalizadores.

Características de Ácidos y Bases

Ácidos: Sabor agrio, corrosivos para la piel, enrojecen ciertos colorantes vegetales, disuelven sustancias, pierden sus propiedades al reaccionar con bases, atacan a los metales desprendiendo H₂. Ejemplos: cerveza, vinagre, zumo de limón.

Bases: Sabor amargo, suaves al tacto pero corrosivos para la piel, dan color azul a ciertos colorantes vegetales, disuelven grasas, pierden sus propiedades al reaccionar con ácidos, precipitan sustancias disueltas por ácidos. Ejemplos: amoníaco, agua de mar, sangre, lejía.

Teorías Ácido-Base

Robert Boyle

Ácidos: Sabor ácido y agrio, corrosivos para la piel, enrojecen ciertos colorantes vegetales, disuelven muchas manchas, atacan a metales desprendiendo H₂, pierden sus propiedades al reaccionar con bases.

Bases: Sabor amargo, suaves al tacto pero corrosivas para la piel, sus disoluciones devuelven el color azul a ciertos colorantes vegetales, disuelven las grasas y pierden sus propiedades al reaccionar con los ácidos, precipitan a muchas sustancias que son solubles en ácidos.

Arrhenius

Dio a conocer su "teoría de la disolución electrolítica" en la que afirma que hay sustancias (electrolitos) que en disolución se disocian en cationes y aniones. Relacionó las sustancias ácidas o básicas con los iones hidrógeno o iones hidróxido en disolución.

Los ácidos son sustancias que se disuelven en el agua ionizándose total o parcialmente para soltar iones H⁺ (protones) a la disolución. Las bases son sustancias que se disuelven en el agua ionizándose total o parcialmente para soltar iones de hidróxido OH^- a la disolución. Explica por qué todos los ácidos tienen propiedades similares y lo mismo con las bases. También explica que una base puede debilitar un ácido y viceversa = neutralización.

Limitaciones:

1. En disolución acuosa, el ion H⁺ no existe, se solvata con mucha facilidad.
2. Existen sustancias que no poseen grupos OH^- y son capaces de comportarse como bases (NH₃).
3. Sustancias como la levadura que actúan como una base, a pesar de que no contengan iones hidróxido.

Neutralización: Los ácidos sueltan H⁺ en la disolución y las bases OH^-. Si fuésemos a mezclar el ion H⁺ con el OH^- crearía H₂O.

Limitaciones:

1. Solo utiliza el agua como disolvente.
2. El concepto de base se restringe a sustancias que contienen iones OH^-, por lo que no explica las propiedades de sustancias como el NH₃ o el bicarbonato de sodio.

Bronsted-Lowry

Ácido: Toda sustancia capaz de ceder protones.

Base: Toda sustancia capaz de aceptar protones.

Plantea que cuando una sustancia pierde H⁺ se comporta como un ácido, pero una vez desprendido, podría volver a cogerlo y transformarse en una base, la base conjugada del ácido. Cuando un ácido pierde H⁺ se convierte en una base conjugada y cuando una base captura H⁺ se convierte en ácido conjugado.

Limitaciones:

Hay sustancias con un comportamiento ácido y no poseen átomos de hidrógeno y viceversa. No explica el comportamiento ácido del ácido bórico.

Lewis

Ácido: Sustancia que contiene al menos un átomo capaz de aceptar un par de electrones y formar un enlace covalente coordinado.

Base: Sustancia que contiene al menos un átomo capaz de ceder un par de electrones para formar un enlace covalente coordinado.

Teoría Moderna

Ácido: Aquellos grupos que aglutinan carga positiva.

Base: Aquellos grupos que aglutinan carga negativa.

Especie Iónica y Solubilidad

Especie iónica: Aquel compuesto que está unido por un enlace iónico. Y este se produce cuando un átomo o conjunto de estos es más electronegativo que el otro.

Propiedades de los Compuestos Iónicos

Son sólidos en condiciones normales, solubles en agua y otros solventes polares, las sales fundidas son conductoras de electricidad y las soluciones con sales disueltas también son conductoras, en estado sólido no son conductores.

Solubilidad: De un soluto, es la cantidad o concentración de un soluto contenida en una disolución en la que se encuentra el soluto en equilibrio con las especies disueltas. Se expresa en g/L o mol/L.

Producto de solubilidad: De un compuesto, es el producto de las concentraciones molares de los iones constituyentes del compuesto, elevada cada una a la potencia de su coeficiente estequiométrico en la ecuación de equilibrio.

Ion común: La solución de un compuesto iónico poco soluble disminuye si hay un segundo soluto que proporcione un ion común.