Fisicoquimica

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UNIVERSIDAD DE ORIENTE NÚCLEO DE SUCRE ESCUELA DE CIENCIAS DEPART. DE QUÍMICA

QUIMICA ANALITICA I TEMA 4. CONTENIDO
 Definiciones de ácidos y bases.  Ionización del agua.  Ionización de ácidos y bases mono y polifuncionales débiles y sales afines en soluciones acuosas.  Distribución de las especies ácido-base con el pH.  Gráfica de funciones en el equilibrio ácido-base.  Hidrólisis. Capacidad Buffer.  Ejemplos de equilibrios ácido-bases en la naturaleza.

EQUILIBRIO ACIDO – BASE

DEFINICION DE ACIDOS Y BASES En 1923, los químicos J.N. Bronsted y J.M. Lowry propusieron la teoría del comportamiento ácido-base. De acuerdo con esta teoría: Un ácido es un donador de protones y una base un aceptor de protones. Para que una especie se comporte como un ácido debe estar presenteun aceptor de protones (una base). De igual forma, una base acepta protones solo en presencia de un donador de protones (un ácido).

ACIDOS Y BASES CONJUGADAS Según esta teoría la especie que se produce cuando un ácido dona un protón, es un aceptor potencial de electrones denominado Base Conjugada del ácido original. Por ejemplo: Ácido1 Base1 + protón

Aquí, el ácido 1 y la base 1 son un parácido-base conjugado. De la misma forma, cada base produce un ácido conjugado como resultado de aceptar un protón: Base2 + protón Ácido2

Cuando se combinan estos dos procesos, el resultado es una reacción ácido-base o de neutralización:

Ácido1

+

Base2

Base1 +

Ácido2

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La magnitud de esta reacción depende de las tendencias relativas de las dos bases para aceptar un protón o delos dos ácidos para donar un protón. Muchos disolventes son donadores o aceptores de protones, por lo que pueden inducir el comportamiento básico o ácido de los solutos disueltos en ellos. Por ejemplo:

1. Una solución acuosa de amoniaco, el agua puede donar un protón y actuar como un ácido frente al soluto:
NH3 base1 + H2O ácido2 NH4 + ácido conjugado1
+

OH base conjugada2

-

En estareacción el amoniaco (base1) reacciona con el agua (ácido2) para formar el ácido conjugado el ión amonio (ácido conjugado 1) y el ion hidróxido (base conjugada 2).

2. En una solución acuosa de ácido nitroso el agua actúa como un aceptor de un protón, es decir, como una
base: H2O + base1 HNO2 ácido2 H3O + NO2 ácido base conjugada2 conjugado1
+ -

La base conjugada del HNO2 es el ión nitrito.El ácido conjugado del agua es el protón hidratado, H3O . A esta especie se le denomina Hidronio, y consiste en un protón unido de forma covalente a una molécula de agua.

+

DISOLVENTES ANFOTEROS Algunas especies que tienen propiedades acidas y básicas se denominan Anfóteros. Por ejemplo: H2PO4 base1
-

+

H3O ácido2

+

H3PO4 + H2O ácido base conjugada2 conjugado1

Aquí el H3PO4es el acido conjugado de la base original. En presencia de un aceptor de protones, como el ion hidroxido, el H2PO4 se comporta como un acido y dona un protón para formar la base conjugada: H2PO4 + OH base2 ácido1
-

HPO4 base1

-

+ H2O ácido2

Los aminoácidos sencillos son una clase importante de compuestos anfóteros que contienen un grupo funcional base débil. Cuando un aminoácido, comola glicina, se disuelve en agua, experimenta una especie de reacción ácido-base interna para dar lugar a un ion dipolo (zwitterión), una especie que posee una carga positiva y una carga negativa. Por lo tanto:

NH2CH2COOH Glicina

NH3 CH2COO ion dipolo (zwitterión)

+

-

3
El agua es un ejemplo típico de un disolvente anfótero, ya que puede actuar tanto como ácido como base, deacuerdo al soluto. Como se muestran en las reacciones: NH3 H2O AUTOPROTOLISIS Los disolventes anfóteros experimentan autoionización para formar un par de especies iónicas. La autoprotolisis es otro ejemplo del comportamiento ácido-base, como se muestra en las ecuaciones: base1 + ácido2 ácido1 H3O
+

+

H2O

NH4

+ +

+ +

OH

-

+ HNO2

H3O

NO2

+ +
+ +

base2 OH
-...