Reacciones de transferencia de protones. Ácidos y bases


Reacciones de transferencia de protones. Ácidos y bases
7.1. Conceptos de ácido y base según Arrhenius y Brönsted-Lowry.
Para Arrhenius un ácido es una sustancia que en disolución acuosa cede protones (H+) y una base o hidróxido es una sustancia que en disolución acuosa cede -OH. El concepto de Arrhenius fue ampliado por Brönsted-Lowry para incluir otras sustancias que se comportaban comoacido o como base y que no respondían a la definición de Arrhenius
Para Brösted-Lowry un ácido es una sustancia que cede protones (H+) y una base es una sustancia que capta protones.
Estos conceptos así definidos extienden como he dicho antes el carácter ácido y base a otras sustancias que en la teoría de Arrhenius no se podía explicar por ejemplo el carácter básico que tiene el bicarbonatosódico en agua.
Un acido no puede actuar como tal si no hay otra sustancia que actúe como base. Así por ejemplo cuando el acido clorhídrico se añade al agua, el agua se comporta como una base es decir capta protones
HCl + H2O → Cl- + H3+O ; el Cl- es la base conjugada del HCl y H3+O es el acido conjugado de la base H2O

7.2. El equilibrio de disociación del agua. Concepto de pH.
Elagua es poco conductora de la electricidad lo cual quiere decir que está poco disociada en iones y que por tanto existe un equilibrio de disociación:
H2O + H2O La constante de equilibrio Ka a 25 ºC tiene un valor conocido y como para un litro de agua que es aproximadamente 1Kg de agua la es de 55,56 moles/L

; ; 10-14 es lo que se conoce como producto iónico del agua y que lorepresentamos por Kw . Como en la disociación del agua por cada molécula que se disocia se obtiene un OH- y un H+ hidratado; la en el equilibrio y por tanto sustituyendo por la en queda ; por tanto ; si la concentración de protones es igual 10-7 la disolución es neutra, si es mayor de 10-7 la disolución es ácida y si es menor la disolución es básica
El pH es igual a menos el logaritmo decimal dela concentración de protones
pH= - log
Si el pH es 7 disolución neutra, si es menor que 7 acida y si es mayor que 7 la disolución es básica

7.3. Fuerzas relativas de ácidos y bases en medio acuoso.
La fuerza relativa de los ácidos y de las bases se mide por su constante de disociación. Cuanto mayor sea más fuerte como acido o como base será la sustancia en medio acuoso.
Hayácidos como el HCl , el HNO3 que en agua están totalmente disociados , esos son ácidos muy fuertes, y la concentración de protones coincide con la concentración del ácido.
Si de un acido me dan su constante de disociación es que se produce un equilibrio de disociación y en ese caso la concentración del ácido no coincide con la concentración de protones, y si me piden el pH primero tengo que calcularla concentración de protones en el equilibrio, como un problemas de equilibrio químico.
En el caso de una base fuerte como es NaOH la concentración de la base coincide con la concentración OH- y como la base está en disolución acuosa para el agua se tiene que cumplir que y de ahí despejo la concentración de protones y ya puedo calcular el pH.

7.4. Valoraciones de ácido fuerte-base fuerte.Cuando a una disolución de un ácido fuerte se le va añadiendo una base fuerte, se va neutralizando el ácido hasta que se llega al punto de equivalencia, en el que el número de equivalentes de ácido se hace igual al número de equivalentes de base
Por ejemplo: HCl + NaOH → NaCl + H2O
En el punto de equivalencia el pH es 7 ya que los iones Cl- y Na+ no reaccionan con el agua y por tantopara el equilibrio de disociación del agua que siempre está presente.
Se cumple en las reacciones de neutralización de un acido fuerte con una base fuerte en el llamado punto de equivalencia que el número de equivalentes de acido es igual al número de equivalentes de base es decir:
NaVa= NbVb

Relación de cuestiones y problemas sobre reacciones Acido –base

1.- Una...