Reacciones en medio acuoso

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Química Inorgánica

REACCIONES QUÍMICAS EN SOLUCIÓN ACUOSA (P11)
Objetivos Estudio del comportamiento químico de iones de metales de transición 3d en solución acuosa Estudio del comportamiento químico de los halógenos frente al agua Realización de reacciones ácido base y redox que ejemplifican el comportamiento químico de iones 3d y halógenos

Reacciones en solución acuosa El agua esun compuesto de gran importancia tanto por su relevancia para los procesos biológicos como industriales. Muchas de las reacciones que tienen lugar a nuestro alrededor involucran sustancias disueltas en agua y utilizan ésta como medio de reacción. Esta posición destacada del agua se deriva en primer lugar de su abundancia y fácil accesibilidad. Se presenta en estado líquido en un amplio rango detemperaturas (el cual incluye la temperatura ambiente de la mayor parte de los puntos del planeta) y además tiene una alta constante dieléctrica por lo que puede disolver un gran número de sustancias, especialmente las iónicas De todo ello se deriva que sea un solvente de bajo costo, apropiado para proporcionar un medio de reacción a numerosos procesos químicos. Reacciones ácido-base Un conjuntoimportante de reacciones que se dan en solución acuosa, puede ser clasificada como reacciones ácido-base. Hay múltiples definiciones ácido-base, cada uno de los cuales tiene utilidad aplicada al sistema o a la reacción química que se considere. Siendo el agua un solvente protónico, que se disocia parcialmente liberando iones hidrógeno, resulta muy útil la definición ácido-base de Brönsted-Lowry parasistematizar estas reacciones en medio acuoso. Cationes en solución acuosa Todo catión presente en solución acuosa (acuocatión), está rodeado por un número definido de moléculas de agua. Estas moléculas constituyen lo que se denomina la primera esfera de coordinación del catión. El índice de coordinación (número de átomos de oxígeno unidos al ion metálico) es muy variable, predominando el 6. Eniones metálicos con alto estado de oxidación y tamaño pequeño, se da con cierta frecuencia el índice 4. Entre el ion metálico central y las moléculas de agua se establece un enlace cuyas características dependen del ion en particular. En el caso de iones de metales del bloque s el enlace entre las moléculas de agua y el ion es electrostático, del tipo iondipolo. En el caso de los iones de losmetales de transición, se trata de un enlace que podemos considerar covalente, en el que el átomo de oxígeno de cada molécula de agua aporta dos electrones (covalente coordinado). De todos modos, y dada la alta polaridad de la molécula de agua, este enlace tiene fuerte contribución iónica. Independientemente del tipo de enlace establecido, al formarse el enlace M-O, se debilitan los enlaces O-H en lamolécula de agua y esta puede perder 1

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uno o los dos hidrógenos en forma de iones hidrógeno, comportándose como ácido de Brönsted-Lowry. En el primer caso, la molécula de agua da origen a un ion hidróxido, y en el segundo, a un ion óxido. A continuación se plantean equilibrios generales, que se dan en las soluciones acuosas de un ion de carga n+. Las fórmulasencerradas entre paréntesis rectos incluyen el ion metálico y las especies presentes en la primera esfera de coordinación. El número x indica el número de moléculas de agua (que no han perdido protones) unidas directamente al ión central M. [ M (H2O)x ]n+ → [ M (H2O)x-1 OH ](n-1)+ + H+

[ M (H2O)x-1 OH ](n-1)+ → [ M (H2O)x-2 (OH)2](n-2)+ + H+............................................................................................ ............................................................................................ [ M (H2O) (OH)x-1](n-x+1) → [ M (OH)x ](n-x) + H+ También puede ocurrir la pérdida de ambos iones hidrógeno de la misma molécula de agua, estableciéndose equilibrios del tipo: [ M Ox-1 OH ](2x-n-1)- → [ M Ox ](2x-n)- + H+ En resumen, cada ion puede estar rodeado por...