EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE en soluciones acuosas diluidas

75% DE LA SUPERFICIE TERRESTRE AGUA SUBTERRÁNEA HUMEDAD DE LOS BOSQUES HUMEDAD DE LA ATMÓSFERA

“EL AGUA ES UN SOLVENTE POLAR” Los momentos dipolares de las moléculas de otros solventes usuales son, en la misma unidad: Acetona 2,7 Etanol 1,7 Amoníaco 1,5 Cloroformo 1,2 Tetracloruro de carbono 0,0 Hexano 0,0 Benceno 0,0 El momento dipolar de la molécula de agua es 1,83 Debye

ESTRUCTURA DE LA MOLÉCULA DE AGUA ELECTRONEGATIVIDAD: O: 3,5 H: 2,1

La conductividad eléctrica del agua pura es muy baja: 5, S/m (a 25ºC) PROPIEDADES ELÉCTRICAS: (S/m) Agua desionizada: 5, Agua potable: 0,0005 – 0,05 Agua de mar: 5 El agua en la que se ha disuelto ciertas sustancias manifiesta un gran aumento de su conductividad eléctrica.

Propuso que la conducción se debía a la formación de entidades con carga eléctrica, que permanecían libres en el seno de la solución, a las que llamó IONES a las que llamó IONES (viajeros) 1830… Este notable aumento de la conductividad eléctrica del agua con contenido de ciertos solutos fue observado por Michael Faraday, en sus estudios de descomposición de sustancias por el pasaje de corriente eéctrica…

EL AGUA PURA SE DISOCIA EN H + Y OH -, QUE SE MANTIENEN EN EQUILIBRIO CON MOLÉCULAS DE AGUA NO DISOCIADAS ¡Pero este proceso ocurre en una pequeñísima cantidad!

Si disminuyen la TIENEN COMPORTAMIENTO BÁSICO concentración de H + TIENEN COMPORTAMIENTO BÁSICO ALGUNOS SOLUTOS MODIFICAN ESTE EQUILIBRIO DEL AGUA, AUMENTANDO O DISMINUYENDO LA CONCENTRACIÓN DE H + Si aumentan la TIENEN COMPORTAMIENTO ÁCIDO concentración de H + TIENEN COMPORTAMIENTO ÁCIDO

¿Cuáles son estos solutos? Sustancias covalentes: Sustancias covalentes: Ácidos” orgánicos e inorgánicos “Ácidos” orgánicos e inorgánicos Ácido clorhídrico Ácido acético Ácido carbónico Ácido sulfúrico Ácido benzoico Ácido fosfórico Amoníaco y aminas Amoníaco y aminas Otras sustancias orgánicas Otras sustancias orgánicas

Sustancias ionicas: Sustancias ionicas: Hidróxidos Hidróxidos Hidróxido de sodio Hidróxido de calcio Hidróxido de zinc Hidróxido de hierro (III) Algunas sales Algunas sales Cloruro de amonio Acetato de sodio Benzoato de potasio Hidrógenocarbonato de sodio Sulfuro de calcio

ÁCIDOS latín: ácidus = agrio Algunos frutos Productos de fermentación de frutos, cereales y hortalizas con almidón. En el cuerpo: Jugo gástrico Sudor

BASES o ÁLCALIS árabe: al-qaly = ceniza Cenizas Caliza, dolomita, óxidos metálicos En el cuerpo : Orina Saliva

1884… “La conducción eléctrica de las disoluciones electrolíticas” Premio NOBEL de Química 1903

ÁCIDO: sustancia que libera iones hidrógeno, cuando se disuelve en agua. TEORÍA ÁCIDO-BASE DE ARRHENIUS BASE: sustancia que libera iones hidróxido, cuando se disuelve en agua. La fuerza de un ácido o una base está en relación directa con su capacidad de disociación

EJEMPLOS EJEMPLOS:

*El solvente AGUA juega un papel pasivo en la disociación del ácido o de la base. *La reacción entre “un ácido” y “una base” resulta en la anulación de sus características ácida y básica respectivamente, por formación de agua (neutralización).IMPLICANCIAS *El H + y el OH - están presentes en la estructura del ácido y de la base respectivamente.

1923… En forma independiente, el ingeniero dinamarqués BRÖNSTED y el químico inglés LOWRY, proponen una teoría que incluye y amplía la de Arrhenius.

TEORÍA ÁCIDO-BASE DE BRÖNSTED-LOWRY ÁCIDO: Toda especie capaz de donar un protón. BASE: Toda especie capaz de aceptar un protón.

IMPLICANCIAS * El ácido necesita de una base que reciba el protón que donará. * Recíprocamente, la base requiere de un ácido que le proporcione el protón que aceptará.

Cuando la base aceptó el protón, se transformó en su “ácido conjugado”: Cuando el ácido donó su protón, se transformó en su “base conjugada”:

PARES CONJUGADOS ácido/base

El agua juega el papel de base en la disociación de un ácido, y de ácido en la disociación de una base:

El agua, entonces, puede formar dos pares ácido / base: H 3 O + /H 2 O H 2 O/OH -

La reacción entre un ácido y una base consiste en la transferencia de un protón desde un ácido hacia una base. Como consecuencia, se forman los conjugados del ácido y de la base: A1B2A2 B1

CONCEPTO GENERALIZADO DE ÁCIDO Y BASE ÁCIDOS Y BASES NO SON FORMAS DE SER, SINO FORMAS DE ACTUAR

ÁCIDOS FUERTES Se disocian totalmente

ÁCIDOS DÉBILES Se disocian parcialmente

BASES FUERTES Se disocian totalmente

BASES DÉBILES Se disocian parcialmente

¡ATENCIÓN! Tener en cuenta que cuando representamos la disociación de ácidos y bases, nos estamos refiriendo a las especies (moleculares y ionicas) que se encuentran en el sistema homogéneo líquido Se suele representar esto con la notación (ac) a la derecha de las especies

TRATAMIENTO CUANTITATIVO DEL EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE

AUTOIONIZACIÓN DEL AGUA LÍQUIDA

CONSTANTES DE EQUILIBRIO para la disociación de ácidos y bases débiles

RESOLVER UN PROBLEMA DE EQUILIBRIO ÁCIDO-BASE CONSISTE EN… OBTENER LOS VALORES DE CONCENTRACIÓN DE TODAS LAS ESPECIES (MOLECULARES Y IONICAS) DISUELTAS EN EL EQUILIBRIO, el procedimiento a seguir es… el procedimiento a seguir es…

 Explicitar el sistema químico,  Plantear las ecuaciones matemáticas que resolverán el sistema,  Identificar datos e incógnitas,  Realizar las aproximaciones pertinentes, dentro de la incerteza admitida,  Resolver el sistema de ecuaciones resultante  Verificar que las aproximaciones realizadas fueron adecuadas,  Expresar la composición total del sistema (no omitir las especies minoritarias),  Informar las magnitudes que el problema solicita calcular, con la cantidad de cifras significativas adecuada a los datos y con las unidades correctas.

El pH, y su escala pH = -log [H + ] A 25⁰C Kw = , por lo tanto [H + ] = [HO - ] = M, y pH = 7, para el agua pura, a 25⁰C

Si, en cualquier solución, [H + ] > [OH - ] LA SOLUCIÓN ES ÁCIDA, (y el pH < 7 a 25⁰C ) Si, en cualquier solución, [H + ] < [OH - ] LA SOLUCIÓN ES BÁSICA, (y el pH > 7 a 25⁰C) Si, en cualquier solución, [H + ] = [OH - ] LA SOLUCIÓN ES NEUTRA, (y el pH = 7 a 25⁰C)

¡ATENCIÓN!! SON INDEPENDIENTES DE LA TEMPERATURA Los conceptos de “acidez”, “basicidad”, y “neutralidad” SON INDEPENDIENTES DE LA TEMPERATURA Sin embargo… LA ESCALA DE pH ES VÁLIDA EXCLUSIVAMENTE PARA 25⁰C Su rango es entre [H + ]=1M (pH=0) Su rango es entre [H + ]=1M (pH=0) y [OH - ]=1M (pH=14) y [OH - ]=1M (pH=14)