Equilibrio Ionico

El equilibrio iónico
Es un tipo especial de equilibrio químico, caracterizado por la presencia de especies químicas en solución acuosa, las cuales producen iones
Las especies que producen en solución cargas son denominadas electrolitos. Un electrolito es cualquier especie que permite la conducción de la corriente eléctrica.
Con base en esto, se clasifica a los electrolitos según doscriterios:
a) Comportamiento en solución: electrolitos ácidos, básicos, y neutros
b) Capacidad conductora: electrolitos fuertes y débiles
Electrolitos según su fuerza
Cuando una sustancia se disuelve en agua la generación de electrolitos puede ocurrir de forma incompleta o completa.
Ejemplo: HCl + H2O --> H3O+ + Cl-
Dónde: Keq= [H3O+] [Cl-]
[HCl]
En el tiempode equilibrio [HCl] tiende a cero, por ende Keq tiende a infinito.

Cuando la disociación es menor al 100%, se habla de un electrolito débil. Los electrolitos débiles forman equilibrios verdaderos.

Ejemplo: HF + H2O H3O+ + F-

Esta reacción no se completa, alcanza cierto equilibrio, con cierta constante, por eso debe llevar dos medias flechas en direcciones opuestas.

Dónde: Keq=[H3O+][F-]
[HF]

Como la disociación no es completa, en el tiempo de equilibrio, [HF], [H3O+] y [F-] permanecerán constantes, por ende estamos en presencia de un equilibrio químico.
Auto ionización del Agua.
El auto ionización del agua es la reacción química en la que dos moléculas de agua reaccionan para producir un ion hidronio (H3O+) y un ion hidróxido (OH−):
2 H2O (l)H3O+(al) + OH−(al)
El agua es un electrolito débil, por lo que conduce la corriente eléctrica en una fracción pequeñísima, debido a que se encuentra poco disociada.
H2O + H2O = H3O+ + OH-
Al ser una reacción reversible, podemos expresarla en función de una constante de equilibrio:
Keq= [H3O+] • [OH-]
keq= [H3O+][OH-] No se considera la expresión.
[H2O]2

Al ser el agua unaespecie pura, no se le considera en la expresión, por ende, la constante de equilibrio del agua queda expresada en función de la presencia de los dos iones formados.
Mediante procesos electroquímicos, se pudo comprobar que la constante de equilibrio de esta relación tiene un valor de:
[H3O+] = [OH-] = 1•10-7
Kw=1•10-14
Que es conocida como Constante de auto ionización del agua.
Constante deequilibrio para especies ácidas y básicas
Por convención, cuando se trabaja con una especie ácida, a la constante de equilibrio de dicha especie se la denomina constante de acidez, y se designa Ka; y cuando se trabaja con una especie básica, a la constante de equilibrio se la denomina constante de basicidad y se designa Kb.
No obstante, el equilibrio iónico es un tipo especial de equilibrioquímico, por ende, a la hora de hacer cálculos, se trata como tal.
Relación entre Ka y Kb
Por la teoría ácido-base de Brønsted-Lowry sabemos que existen pares conjugados ácido-base (un ácido genera una base conjugada y una base genera un ácido conjugado, cuyas fuerzas quedan determinadas por la fuerza opuesta del ácido/base que les dio origen).
Sea HA un ácido débil con Ka < 10-2
Entonces, lareacción queda determinada por: HA + H2O = H30+ + A-
La expresión de la constante de acidez queda determinada por la siguiente expresión:
Ka= [H30+][A-]
[HA]
Expresando la reacción inversa:
A-+ H30+ HA + H2O
Como A- es una base, se puede expresar su constante de basicidad:

Kb= [HA]
[H30+] [A-]
Lo que indicaría que Ka*Kb=1; pero esta relación es válida sólo para la reaccióninversa de la reacción inicialmente planteada.
Si se desea determinar la constante de basicidad de la reacción directa que se ha planteado inicialmente, tenemos que considerar al agua.
Se sabe que Kw= [H3O+] [OH-]
Como la concentración de iones hidronio (H3O+) está determinada para la reacción por Ka, entonces:
Kw=Ka [OH-]
Y, del mismo modo, la concentración de iones hidróxilo (OH-),...