CLASE 4

HA + B  HB + A Sí el ácido HA y la base B son fuertes el equilibrio se desplazará R  P. Si son débiles ambos, la rxn se verá desplazada P  R, el HB y A serán un ácido y una base fuerte. En 1 par ácido-base, si el ácido es fuerte, su base conjugada es débil y viceversa. Par conjugado HA/A (1) B/HB (2) RXNs entre Ácidos y Bases Acido 1 Base Conj. 1 Base 2 Acido Conj. 2 Calculo de Keq a partir de Ka K eq = [HB][A] [HA][B] Multiplicamos x [H + ] =1 K eq = [HB][A] [HA][B] [H + ] Ordenamos K eq = [A][H + ] [HB] [HA] [B][H + ] x K a1 1/K a2 Keq= Ka (1) Ka(2) HA/A (1) B/HB (2) Ejercicio en pizarrón

ACTIVIDAD 1 Calcular el valor numérico de las constantes de equilibrio para las siguientes reacciones usando los valores de Ka y los pKa a)HF + CH3COO -  CH3COOH + F - CH3COOH/CH3COO - Ka= 1.78x10 -5, HF/F - Ka= 6.3x10 -4 b) HClO + CN -  HCN + ClO - HClO/ClO- pKa=7.25, HCN/CN - Ka= 5x c) HCOOH + F -  HCOO - +HF HCOOH/HCOO - pKa= 3.8, HF/F - Ka= 6.3x10 -4

Ácido-Base y estructura química La teoria de BRÖNSTED LOWRY nos permite conocer cuándo una sustancia es A o B, pero no nos permite predecir la fuerza de dichas sustancias Propiedades periódicas De los elementos Enlaces Químicos Fuerza Relativa de Algunos Ácidos Ácidos Binarios Contienen 2 elementos HM, M es un halogeno HF < HCl < HBr < HI Ácidos Fuertes Ácido Débil pKa=3.2 Energía de enlace KJ/mol > > > Correlación entre fuerza ácida y la energía de enlace “Entre más fuerte el enlace menos se disociará y su carácter ácido será mas débil”

Ácidos Terciarios Contienen 3 elementos HM, la mayoría son oxiácidos “Entre + fuerte es el enlace M-O, + débil es el enlace O-H, y el H + se desprenderá + fácil y estará + ionizado” H Y MO X  estado de oxidación HClO 4 HBrO 4 Y= 1 y X=4, lo distinto es Cl y Br. Para ver cual es MAS fuerte se tiene que analizar la estructura de LEWIS en cuanto a electronegatividad “Entre más electronegativo sea el átomo central, más atraerá hacia sí a los O de su entorno” O = M – O - H = O v Cl-O es + fuerte que Br-O Cl-O > Br-O O-H < O-H Enlace + débil HClO 4 Se ioniza + = Ácido+ Fuerte

Ácidos Orgánicos Existen factores estructurales que pueden variar su fuerza ACIDA: Reconocer los H que tengan un comportamiento ÁCIDO y que sean ionizables. H-C Enlace covalente muy poco polar - + H + Ac. Fuerte - + H + pKa= 4.75 NO se rompe fácilmente en disolución CH 3 -COOH H H H H H NO tiene propiedades ácidas O-H Enlace POLAR que se puede romper cuando la molécula se disuelve en solventes polares

Cl – C – C – O - H - H = O Cl – C – C – O - H - H - Cl = O Cl – C – C – O - H - Cl = O AC. CLOROACÉTICO pKa = 2.86 AC. DICLOROACÉTICO pKa = 1.3 AC. TRICLOROACÉTICO pKa = 0.7 El Cl es + electronegativo que el H, atrae mas hacia sí a los e- del enlace con el C. Este efecto se extiende hasta el grupo vecino “CARBOXILO” dejando con menor densidad electrónica al O-H, debilitándolo y facilitando su disociación para producir H + el ácido + fuerte es el Ac. Tricloroacético.

Cationes Metálicos Sí disolvemos las sales ácidas Fe(ClO 4 ) 3, SnCl 3 o Hg(NO 3 ) 2 de donde provienen los protones? Interacción de M con H 2 O Experimentalmente es imposible tener un catión libre en estado gaseoso, pero con la 1ra. Ley de la Termodinámica es posible obtener de manera indirecta el valor de la cantidad de energía desprendida.  H hidr es el cambio de energía involucrado en llevar a un catión desde su estado libre a uno en el que se encuentra rodeado de moléculas de agua. es una medida de que tan fuerte es el enlace entre un catión y las moléculas de agua. KJ/mol M n+ (g) + H 2 O  M n+ (ac)  H hidr

Variables que contribuyen a hacer mas intensa su interacción con las moléculas de agua: CARGA: es la + importante, al  de +1 a +2, la  H hidr se incrementa 4 o 5 veces, al pasar de +2 a +3 se duplica o triplica. RADIO IONICO: con la misma carga se observa que al  el radio ionico, interaccionan + fuertemente con el agua debido a que con la misma carga contenida en menor volumen su  de carga es mayor e incrementa su capacidad para atraer el dipolo del agua. ELECTRONEGATIVIDAD: iones con misma carga y radio ionico, el ION + electronegativo interacciona + fuertemente con el agua. O – M - O H H HH H H HH O O n+ O H H O – M – O – H + H – O+ H H HH HH O O (n-1) + H H “Sí la atracción del ION METALICO por el dipolo negativo de la molécula de agua es muy fuerte, la molécula del agua se ve afectada”

Al compartir parcialmente uno de sus pares electrónicos solitarios con el ION METÁLICO, la densidad electrónica de los enlaces H-O se corre hacia el O, dejando a los átomos de H con mayor densidad de carga positiva. Esto puede dar lugar a que el H se asocie con otra molécula de agua libre para dar lugar al H 3 O + RXN de hidrólisis de los cationes M [M(H 2 O) 6 ] n+ + H 2 O  [M(H 2 O) 5 OH] (n-1) + H 3 O + K a = [M(H 2 O) 5 OH) n-1 ][H 3 O + ] [M(H 2 O) 6 n+ ] Misma forma que la constante de acidez de los A. Débiles, por lo que hay pKa característico para un ION METÁLICO