Fundamentos de la Química Ácido-Base: pH, Hidrólisis y Disoluciones Amortiguadoras
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Clasificación de Sales según su Comportamiento Ácido-Base
Justificación de la naturaleza ácida, básica o neutra
El KCl es una sal que proviene de un ácido fuerte y de una base fuerte, por lo tanto, sus iones no se hidrolizan, con lo cual resulta en una disolución neutra.
El NH₄NO₃ es una sal que proviene de un ácido fuerte y de una base débil, por lo tanto, el ion NH₄⁺ sufre hidrólisis (fórmula NH₄⁺), resultando en una disolución ácida.
El Na₂CO₃ (carbonato de sodio) es una sal que proviene de un ácido débil y de una base fuerte, por lo tanto, el ion CO₃²⁻ sufre hidrólisis (fórmula CO₃²⁻), resultando en una disolución básica.
Efecto de la Dilución en el pH
¿Qué ocurre con el pH al añadir agua?
- Si se añade agua a una disolución acuosa de ácido fuerte, disminuye la concentración de hidrogeniones (H₃O⁺) y el pH aumenta (se acerca a 7).
- No ocurre cambio alguno, puesto que la concentración sigue siendo igual (Nota: Esta afirmación es incorrecta en términos de concentración molar, pero se mantiene el texto original).
- Al añadir agua a una disolución de base fuerte, disminuye la concentración de hidroxilos (OH⁻) y el pH disminuye (se acerca a 7).
Verdadero o Falso: Fortaleza de Ácidos y Bases
Una base fuerte es aquella cuyas disoluciones...
- Falso. La fortaleza de una base viene dada por el valor de su $K_b$, que se podría considerar de valor muy alto para las bases fuertes, ya que están totalmente disociadas.
- Falso. Si es débil, sucederá lo contrario: se disociará solo en parte.
- Verdadero. La disociación de un ácido fuerte se considera total con cualquier concentración.
Ordenación de Acidez
Ordenar de menor a mayor acidez
Para ordenar las sustancias, consideramos su pH:
- El HNO₃ es un ácido fuerte, por lo que su pH es < 7 (muy ácido).
- El NaOH es una base fuerte, por lo que su pH es > 7 (muy básico, menor acidez).
- El KNO₃ es una sal que proviene de un ácido fuerte y una base fuerte, por lo tanto, no se hidroliza y su pH es = 7 (neutro).
El orden de menor a mayor acidez (o mayor a menor pH) es:
NaOH (pH > 7) < KNO₃ (pH = 7) < HNO₃ (pH < 7)
Comportamiento de las Disoluciones Amortiguadoras (Tampón)
Al añadir a esta disolución pequeñas cantidades de HCl, aumenta la concentración de H₃O⁺ y el equilibrio anterior se desplaza a la izquierda, consumiendo la cantidad aportada. Para desplazarse, utiliza iones acetato de la sal, también llamados reserva básica del tampón.
Si agregamos KOH, el equilibrio se desplaza hacia la derecha (hay mucho ácido sin disociar, y a él se le llama reserva ácida del tampón), consumiendo, por reacción con los H₃O⁺, los OH⁻ añadidos. El pH no varía significativamente.
Equilibrio de Hidrólisis y Sustancias Anfóteras
¿Qué le ocurre al equilibrio de hidrólisis que experimenta?
Si a la disolución se le añade NH₃ (amoniaco), el equilibrio tiende a desplazarse hacia la izquierda, con lo cual aumenta el pH y disminuye la acidez de la disolución.
El HCO₃⁻ (ion bicarbonato) puede actuar como ácido o base; es una sustancia anfótera.
Verdadero o Falso: Disoluciones de Acetato de Sodio
Las disoluciones acuosas de acetato de sodio dan un pH...
- Falso. Ya que el acetato de sodio se disocia en CH₃COO⁻ y Na⁺. El CH₃COO⁻ sufre hidrólisis y genera OH⁻, con lo cual la disolución tiene un pH > 7 (es básica).
- Falso. Un ácido débil es aquel que tiene poca tendencia a ceder sus protones al disolvente, y esta tendencia viene dada por la $K_a$ y no por su concentración.
- Verdadero. (Se mantiene la respuesta original, aunque la pregunta no está completa).
Verdadero o Falso: Disociación y Concentración
- Falso. Si es débil, no estará totalmente disociado, sino en equilibrio.
- Falso. La concentración no tiene nada que ver con la fuerza de un ácido.