ÁCIDO-BASE

1 Unidad 4: cido-Base Clara Campoamor (Getafe). CIDO-BASE. CONTENIDOS: Caractet sticas de cidos y bases. Evoluci n hist rica del concepto de cido y base. Teor a de Arrhenius. Limitaciones. Teor a de Br nsted-Lowry. Teor a de Lewis ( ). Equilibrio de ionizaci n del agua. Concepto de pH. Fuerza de cidos y bases. cidos y bases conjugadas. Relaci n entre Ka y Kb. C lculos de concentraciones en equilibrio, pH, constantes, grado de ionizaci n. Reacciones de hidr lisis de sales (estudio cualitativo). Sales procedentes de cido fuerte y base d bil. Sales procedentes de cido d bil y base fuerte. Sales procedentes de cido d bil y base d bil. Sales procedentes de cido fuerte y base fuerte. Calculo de concentraciones y pH. ( ). Disoluciones amortiguadoras.

2 ( ). Indicadores de cido-base. ( ). Valoraciones de cido-base (volumetr as). Neutralizaci n (pr ctica de laboratorio). CARACTER STICAS DE CIDOS Y BASES. cidos: Tienen sabor agrio. Son corrosivos para la piel. Enrojecen ciertos colorantes vegetales. Disuelven sustancias Atacan a los metales desprendiendo H2. Pierden sus propiedades al reaccionar con bases. Bases: Tiene sabor amargo. Suaves al tacto pero corrosivos con la piel. Dan color azul a ciertos colorantes vegetales. Precipitan sustancias disueltas por cidos. Disuelven grasas. Pierden sus propiedades al reaccionar con cidos. DEFINICI N DE ARRHENIUS. Publica en 1887 su teor a de disociaci n i nica , en la que afirma que hay sus- tancias (electrolitos), que en disoluci n, se disocian en cationes y aniones .

3 F. Javier Guti rrez Rodr guez P gina 1 de 16. Unidad 4: cido-Base Clara Campoamor (Getafe). CIDO: Sustancia que en disoluci n acuosa disocia cationes H+ . AH (en disoluci n acuosa) A + H+. Ejemplos: - HCl (en disoluci n acuosa) Cl + H. +. - H2SO4 (en disoluci n acuosa) SO4. 2 . + 2 H+. BASE: Sustancia que en disoluci n acuosa disocia aniones OH . BOH (en disoluci n acuosa) B+ + OH . Ejemplo: - NaOH (en disoluci n acuosa) Na + OH. + . Neutralizaci n Se produce al reaccionar un cido con una base por formaci n de agua: H+ + OH H2O. El ani n que se disoci del cido y el cati n que se disoci de la base quedan en di- soluci n inalterados (sal disociada): NaOH + HCl H2O + NaCl (Na+ + Cl ). TEOR A DE BR NSTED-LOWRY. CIDO: Sustancia que en disoluci n cede H+.

4 BASE: Sustancia que en disoluci n acepta H+ . Par cido/base conjugado Siempre que una sustancia se comporta como cido (cede H+) hay otra que se com- porta como base (captura dichos H+). Cuando un cido pierde H+ se convierte en su base conjugada y cuando una base captura H+ se convierte en su cido conjugado . H+. CIDO (HA) BASE CONJ. (A ). + H+. + H+. BASE (B) C. CONJ. (HB+). H+. F. Javier Guti rrez Rodr guez P gina 2 de 16. Unidad 4: cido-Base Clara Campoamor (Getafe). Ejemplo de disociaci n de un cido: HCl (g) + H2O (l) H3O+(ac) + Cl (ac). En este caso el H2O act a como base y el HCl como cido, que al perder el H+ se transforma en Cl (base conjugada). Ejemplo de disociaci n de una base: NH3 (g) + H2O (l) NH4+ + OH . En este caso el H2O act a como cido pues cede H+ a la base NH3 que se transfor- ma en NH4+ ( cido conjugado).

5 TEOR A DE LEWIS ( ). CIDO: Sustancia que contiene al menos un tomo capaz de aceptar un par de electrones y formar un enlace covalente coordinado . BASE: Sustancia que contiene al menos un tomo capaz de aportar un par de electrones para formar un enlace covalente coordinado . Ejemplos: HCl (g) + H2O (l) H3O+(ac) + Cl (ac). En este caso el HCl es un cido porque contiene un tomo (de H) que al disociarse y quedar como H+ va a aceptar un par de electrones del H2O formando un enlace covalente coordinado (H3O+). NH3 (g) + H2O (l) NH4+(ac) + OH (ac). En este caso el NH3 es una base porque contiene un tomo (de N) capaz de aportar un par de electrones en la formaci n del enlace covalente coordinado (NH4+). De esta manera, sustancias que no tienen tomos de hidr geno, como el AlCl3 pue- den actuar como cidos: AlCl3 + :NH3 Cl3Al:NH3.

6 Cl H Cl H. I I I I. Cl Al + : N H Cl Al N H. I I I I. Cl H Cl H. EQUILIBRIO DE IONIZACI N DEL AGUA. CONCEPTO DE pH. La experiencia demuestra que el agua tiene una peque a conductividad el ctrica lo que indica que est parcialmente disociado en iones: F. Javier Guti rrez Rodr guez P gina 3 de 16. Unidad 4: cido-Base Clara Campoamor (Getafe). 2 H2O (l) H3O+(ac) + OH (ac). [H3O + ] [OH ]. KC =. [H2O ]2. Como [H2O] es constante por tratarse de un l qui- do, llamaremos: Kw = KC x [H2O]2 Peach metro Kw = [H3 O + ] [OH - ]. conocido como producto i nico del agua . El valor de dicho producto i nico del agua es: KW (25 C) = 10 14 el caso del agua pura: [H3O+] = [OH ] = (10 14 M2) = 10 7 M. Se denomina pH: pH = log[ H3O + ]. Y para el caso de agua pura, como [H3O+]=10 7 M, pH = log 10 7 = 7.

7 Tipos de disoluciones cidas: [H3O+] > 10 7 M pH < 7. B sicas: [H3O+] < 10 7 M pH > 7. Neutras: [H3O+] = 10 7 M pH = 7. En todos los casos: Kw = [H3O+] x [OH ]. Luego si [H3O+] aumenta (disociaci n de un cido), entonces [OH ] debe disminuir y as el producto de ambas concentraciones contin a valiendo 10 14 M2. CIDO B SICO. Zumo de Cerveza LecheSangre Agua mar Amoniaco lim n Agua destilada Gr fica de pH en sustancias comunes Concepto de pOH. A veces se usa este otro concepto, casi id ntico al de pH: F. Javier Guti rrez Rodr guez P gina 4 de 16. Unidad 4: cido-Base Clara Campoamor (Getafe). pOH = log[OH ]. Como Kw = [H3O+] x [OH ] = 10-14 M2. Aplicando logaritmos y cambiando el signo tendr amos: pH + pOH = 14, para una temperatura de 25 C.

8 Ejemplo: El pH de una disoluci n acuosa es 12,6. Cual ser la [H3O+] y el pOH a la temperatura de 25 C? pH = log [H3O+] = 12,6, de donde se deduce que: [H3O+] = 10-pH = 10-12,6 M. = 2,5x10-13 M. Como Kw = [H3O+] x [OH ] = 10 14 M2, entonces: KW 10-14 M 2. [OH ] =. - = = 0,04. [H3O + ] 5 10-13 M. pOH = log [OH ] = log 0,04 M = 1,4. Comprobamos como pH + pOH = 12,6 + 1,4 = 14. Ejercicio A (Selectividad. Madrid Previo 1997): Una disoluci n de cido sulf rico tiene una densidad de 1,2 g/ml y una riqueza del 20 %. en peso. a) Calcule su concentraci n expresada en moles/litro y en gramos/litro. b) Calcule el pH de una disoluci n preparada diluyendo mil veces la anterior.. ELECTROLITOS FUERTES Y D BILES. Electrolitos fuertes: Est n totalmente disociados.

9 ( ). Ejemplos: HCl (ac) Cl + H+. NaOH (ac) Na+ + OH . Electrolitos d biles: Est n disociados parcialmente ( ). Ejemplos: CH3 COOH (ac) CH3 COO + H+. NH3 (ac)+ H2O NH4+ + OH . F. Javier Guti rrez Rodr guez P gina 5 de 16. Unidad 4: cido-Base Clara Campoamor (Getafe). cido fuerte cido d bil [HA] [A ] [H+] [HA] [HA]. [A ] [H+]. Ejemplo: Justifica porqu el i n HCO3 act a como cido frente al NaOH y como base frente al HCl. El NaOH proporciona OH a la disoluci n: NaOH (ac) Na+ + OH , por lo que HCO3 + OH CO32 + H2O, es decir, el i n HCO3 act a como cido. Asimismo, el HCl proporciona H+ a la disoluci n: HCl (ac) H+ + Cl . por lo que HCO3 + H+ H2CO3 (CO2 + H2O), es decir, el i n HCO3 act a como base. Fuerza de cidos. En disoluciones acuosas diluidas ([H2O] constante) la fuerza de un cido HA de- pende de la constante de equilibrio: HA + H2O A + H3O+.

10 [ A ] [H 3 O + ] [ A ] [H3O + ]. KC = K C [H 2 O ] = = Ka [HA] [H2O ] [HA]. A Ka se le llama constante de disociaci n o constante de acidez. Seg n su valor hablaremos de cidos fuertes o d biles: Si Ka > 100 El cido es fuerte y estar disociado casi en su totalidad. Si Ka < 1 El cido es d bil y estar s lo parcialmente disociado. Ejemplo: El cido ac tico (CH3 COOH) es un cido d bil ya que su Ka = 1,8 x10-5 M. cidos polipr ticos Son aquellos que pueden ceder m s de un H+. Por ejemplo el H2CO3 es dipr tico. Existen pues, tantos equilibrios como H+ disocie: F. Javier Guti rrez Rodr guez P gina 6 de 16. Unidad 4: cido-Base Clara Campoamor (Getafe). Ejemplo: H2CO3 + H2O HCO3 + H3O+. HCO3 + H2O CO32 + H3O+. [HCO3 ] [H3O + ] [CO32 ] [H3O + ].