Fundamentos de Química: Equilibrio Químico, Hibridación Molecular y Teorías Ácido-Base

Principios Fundamentales de la Química

Principio de Le Chatelier

El Principio de Le Chatelier describe cómo un sistema en equilibrio químico responde a perturbaciones externas. Los cambios en las condiciones de un sistema en equilibrio desplazan el equilibrio en una dirección que alivia la tensión aplicada.

• Aumento de concentración: El equilibrio se desplaza en el sentido en que se consume la sustancia añadida.
• Disminución de concentración: El equilibrio se desplaza en el sentido en que se produce la sustancia cuya concentración disminuye.
• Aumento de presión / Disminución de volumen: El equilibrio se desplaza hacia el menor número de moles gaseosos.
• Disminución de presión / Aumento de volumen: El equilibrio se desplaza hacia el mayor número de moles gaseosos.
• Aumento de temperatura: El equilibrio se desplaza en el sentido de la reacción endotérmica (que absorbe calor).
• Disminución de temperatura: El equilibrio se desplaza en el sentido de la reacción exotérmica (que libera calor).

Teoría de Hibridación de Orbitales

La teoría de hibridación de orbitales postula la existencia de orbitales híbridos, caracterizados porque:

• Son orbitales atómicos que se obtienen cuando dos o más orbitales no equivalentes del mismo átomo se combinan, preparándose para la formación del enlace covalente.
• El número de orbitales híbridos es igual al número de orbitales atómicos combinados.
• Todos los orbitales híbridos obtenidos a partir de una combinación determinada son iguales y, por tanto, tienen la misma energía.
• Se sitúan en el espacio de modo que la repulsión entre ellos sea mínima, por lo que la geometría molecular estará directamente relacionada con el tipo de hibridación que presente el átomo central.

Procedimiento de Valoración Ácido-Base (Titulaciones)

Este procedimiento describe una valoración ácido-base típica, utilizando fenolftaleína como indicador.

Material Necesario:

• Matraz Erlenmeyer (o vaso de precipitados).
• Bureta, sujeta por un soporte mediante una nuez y una pinza.
• Pipeta.
• Pera de goma.
• Indicador adecuado, en este caso fenolftaleína.

Procedimiento y Cálculos:

1. Pipeteamos un volumen dado de HCl (¡siempre con la pera de goma, nunca con la boca!) y lo vertemos en un matraz Erlenmeyer.
2. Añadimos unas gotas del indicador adecuado para esta experiencia. Elegimos fenolftaleína, cuyo intervalo de viraje es, aproximadamente, de 8-10 (en unidades de pH). La disolución, en ese intervalo, pasará de incolora a rosa.
3. En la bureta colocamos la disolución valorante de NaOH. Enrasamos a cero y cebamos para que no quede aire en el extremo de la bureta.
4. Colocamos el Erlenmeyer debajo de la bureta y dejamos caer el NaOH lentamente, hasta que se produzca un cambio de color que no desaparezca con la agitación. En ese instante, anotamos el volumen gastado V(NaOH).

Teoría de Hibridación de Orbitales (Repetición)

La teoría de hibridación de orbitales postula la existencia de orbitales híbridos, caracterizados porque:

• Son orbitales atómicos que se obtienen cuando dos o más orbitales no equivalentes del mismo átomo se combinan, preparándose para la formación del enlace covalente.
• El número de orbitales híbridos es igual al número de orbitales atómicos combinados.
• Todos los orbitales híbridos obtenidos a partir de una combinación determinada son iguales y, por tanto, tienen la misma energía.
• Se sitúan en el espacio de modo que la repulsión entre ellos sea mínima, por lo que la geometría molecular estará directamente relacionada con el tipo de hibridación que presente el átomo central.

Procedimiento de Valoración Ácido-Base (Titulaciones - Repetición)

Este procedimiento describe una valoración ácido-base típica, utilizando fenolftaleína como indicador.

Material Necesario:

• Matraz Erlenmeyer (o vaso de precipitados).
• Bureta, sujeta por un soporte mediante una nuez y una pinza.
• Pipeta.
• Pera de goma.
• Indicador adecuado, en este caso fenolftaleína.

Procedimiento y Cálculos:

1. Pipeteamos un volumen dado de HCl (¡siempre con la pera de goma, nunca con la boca!) y lo vertemos en un matraz Erlenmeyer.
2. Añadimos unas gotas del indicador adecuado para esta experiencia. Elegimos fenolftaleína, cuyo intervalo de viraje es, aproximadamente, de 8-10 (en unidades de pH). La disolución, en ese intervalo, pasará de incolora a rosa.
3. En la bureta colocamos la disolución valorante de NaOH. Enrasamos a cero y cebamos para que no quede aire en el extremo de la bureta.
4. Colocamos el Erlenmeyer debajo de la bureta y dejamos caer el NaOH lentamente, hasta que se produzca un cambio de color que no desaparezca con la agitación. En ese instante, anotamos el volumen gastado V(NaOH).

Teorías Ácido-Base

1. Teoría de Arrhenius

Esta teoría postula que:

• Sustancias en disolución acuosa experimentan disociación en iones positivos y negativos. Esta disociación iónica justifica la conductividad eléctrica de las disoluciones acuosas de muchas sustancias (electrolitos).
• Ácidos: Sustancias que en disolución acuosa liberan iones H⁺.
• Bases: Sustancias que en disolución acuosa liberan iones OH^-.
• Neutralización: Reacción entre H⁺ y OH^- para formar H₂O.

Limitaciones:

• Se refiere solo a disoluciones acuosas, cuando muchas sustancias se comportan como ácidos y bases en ausencia de H₂O o con otros disolventes.
• Existen sustancias sin H⁺ que se comportan como ácidos y otras sin OH^- que se comportan como bases.

2. Teoría de Brønsted-Lowry

Según esta teoría, el carácter ácido de una sustancia no depende de la presencia de H⁺, sino de su capacidad de ceder protones.

• Ácido: Sustancia que es capaz de ceder protones (H⁺).
• Base: Sustancia que es capaz de aceptar (recibir) protones (H⁺) de otra sustancia.