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Informe: Trabajo Práctico N(8
Equilibrio iónico

Introducción Teórica

Ácidos y bases: Teoría de Arrhenius

Históricamente hablando, la clasificación de algunas sustancias como ácidas se remonta muy al pasado. Esta tuvo su origen en el gusto de tales sustancias en contraposición a los álcalis que contrarrestan o neutralizan su acción.

Uno de los primeros conocimientos que setuvo acerca de los ácidos fue que en sus moléculas todos tenían por lo menos un átomo de hidrógeno; sin embargo no fue sino hasta fines del siglo XIX que fue propuesta la primera definición conceptual de ácido y base a manos de Svante August Arrhenius. Según Arrhenius un ácido es aquella sustancia que tiene hidrógeno en su molécula y que en solución acuosa libera [1]cationes H+. Esto puederesumirse en la ecuación

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donde HX es un ácido en solución acuosa. Del mismo modo, base es aquella sustancia que tiene el grupo oxhidrilo en su molécula y que en solución acuosa libera aniones OH-. La ecuación en este caso sería

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donde MOH es una base en solución acuosa.

Aunque esta teoría representó un singular avance en el estudio del comportamiento de las soluciones deelectrolitos, resultó incompleta para explicar ciertos fenómenos como:

• Algunas sustancias que no tenían oxhidrilos (Ej. NH3) exhibían propiedades básicas.

• La existencia de ciertas sales que en agua poseían un pH acido o básico.

• Resultaba poco probable la existencia del ión H+ en solución[2].

Ácidos y bases: Teoría de Bronsted & Lowry

Debido a laslimitaciones de la teoría de Arrhenius se necesito un concepto mas amplio de ácido y base, surgiendo entonces la teoría de Bronsted y Lowry (1923). Esta define a un ácido como cualquier entidad química capaz de ceder un protón, mientras que una base es cualquier entidad química capaz de aceptar un protón. Un ácido y una base pueden entonces representarse por la ecuación

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Esta teoria puedeaplicarse a especies tanto en el solvente agua como en solventes no acuosos y ha permitido interpretar numerosos fenómenos asociados al equilibrio químico. Cabe aclarar que hoy día se aplica un concepto mas general que el dado por Bronsted y Lowry; es la llamada “Teoría ácido-base de Lewis”. De acuerdo con ella, un ácido es cualquier entidad química capaz de aceptar un par de electrones para formaruna unión covalente, mientras que una base es cualquier entidad química capaz de ceder un par de electrones para formar este tipo de unión.

Ahora bien, planteemos la disociación (usando la teoría de Bronsted y Lowry) de un ácido genérico HX en solución acuosa

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Observemos que las especies HX y X- difieren en un protón y que a su vez el agua y el catión hidronio también difierenen un protón; estos pares se llaman pares ácido-base conjugados. Puede verse mejor

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Ac1 Ba2 Ac2 Ba1

donde los números indican los pares conjugados.

Disociación del agua: Autoionización del agua

Si estudiamos el comportamiento del agua cuando en ella no hay disuelto ningún electrolito[3] veremos que

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Este proceso se conoce comoautoionización del agua. Debemos hacer notar que el agua se comporta como un electrolito muy débil lo cual justifica, por ejemplo, la escasa conductividad de la misma.

Esta última reacción planteada es un equilibrio y puede estudiarse como tal

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y como para soluciones acuosas diluidas se comprueba que la concentración de agua es constante, entonces

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donde KW es llamadoproducto iónico del agua y su valor depende de la temperatura.

Disociación del agua: El agua como ácido y como base

Supóngase la reacción

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Ac1 Ba2 Ac2 Ba1

Ahora supóngase otra reacción donde

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Ba1 Ac2 Ba2 Ac1

Si comparamos ambas reacciones veremos que el agua puede actuar tanto como ácido como...