Ácidos y Bases. Propiedades de los Ácidos

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1 Ácidos y Bases Adaptado por Ileana Nieves Martínez Copyright 2011 Pearson Education, Inc. ácidos Agrios corrosivos color de tintes vegetales: Azul rojo Propiedades de los Ácidos Bases (álcalis) Amargas (alcaloides = productos de plantas, aveces venenosas) resbalosas color de tintes vegetales: Rojo azul Reaccionan con: Bases sales iónicas(neutralización) Metales (Al, Zn, Fe) 2 Al + 6 HCl AlCl H 2 (g) Carbonatos (marmol, bicarbonato de soda, tiza, tierra caliza CaCO HCl CaCl 2 + CO 2 (g) + H 2 O Reaccionan con: Ácidos sales iónicas (neutralización) 2 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 1

2 ácidos Agrios corrosivos color de tintes vegetales: Azul rojo Propiedades de los Ácidos Bases (álcalis) Amargas (alcaloides = productos de plantas, aveces venenosas) resbalosas color de tintes vegetales: Rojo azul Reaccionan con: Bases sales iónicas (neutralización) Metales (Al, Zn, Fe) 2Al+6HCl AlCl 3 +3H(g) 2 Carbonatos (marmol, bicarbonato de soda, tiza, tierra caliza CaCO HCl CaCl 2 + CO 2 (g) + H 2 O Reaccionan con: Ácidos sales iónicas (neutralización) 3 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Ácidos Comunes Nombre Fórmula Usos Fortaleza Ácido nítrico Ácido sulfúrico Ácido hidroclórico Ácido fosfórico Ácido acético Ácido hidrofluórico Ácido carbónico Ácido bórico Explosivos, fetilizantes, tintes pega Explosivos, fetilizantes, tintes Pega, baterías Fuerte Fuerte Limpiador de metales, Preparación de comida, refinación, Fuerte ácido estomacal fetilizantes, plástico y goma Moderado Preservativos de comida fetilizantes, plástico y goma Preservativos de comida, vinagre Limpiador de metales, Y de cristales Agua de soda Limpieza de ojos Débil Débil Débil Débil 4 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 2

3 Estructuras de los ácidos Los ácidos binarios tiene hidrógenos ácidos pegados a un no-metal HCl, HF Ácido clorídrico Oxi-ácidos tienen hidrógenos ácidos pegados a oxígeno H 2SO 4, HNO 3 ácido sulfúrico ácido nítrico 5 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Estructura de los ácidos: continuación Ácidos Carboxílicos (moleculares) tienen grupos COOH HC 2 H 3 O 2, H 3 C 6 H 5 O 7 Solo el primer H en la fórmula es ácido El H está en el COOH Grupo de ácido carboxílico 6 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 3

4 Bases Comunes Nombre Fórmula Nombre Usos Fortaleza común Hidróxido de sodio Hidróxido de potasio Hidróxido de calcio Bicarbonato de sodio Hidróxido de magnesio Hidróxido de amonio Lejía, soda caústica potasa caústica cal apagada Bicarbonato de soda Leche de magnesia Agua de amonia Jabón, plástico, refinacón de petróleo Jabón, algodón, electrodeposición Cemento Cocinar, antiácido antiácido Detergente, Fertilizante, Explosivo, fibras Fuerte Fuerte Fuerte Débil Débil Débil 7 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Estructura de las Bases La mayoría de las bases iónicas contienen iones OH NaOH, Ca(OH) 2 Algunas contienen iones de CO 2 3 CaCO 3, NaHCO 3 Las bases moleculares contienen estructuras que reaccionan con H + La mayoría son grupos amino( NH 2 ) 8 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 4

5 Indicadores Compuestos químicos Solución cambia de color por: basicidad acidez Muchos tintes vegetales son indicadores cianinas Litmus Del musgo español Rojo en medio ácido y azul en medio básico Fenoftaleína Se encuentra en laxantes Rojo en medio básico e incoloro en ácido 9 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Teorías ácido - base Arrhenius En agua (sustancias iónicas se ionizan) Ácido produce H + y aniones: HCl(ac) H + (ac)) + Cl (ac) Base produce OH - y cationes: NaOH(ac ac) ) Na + (ac) + OH (ac)) ácido + base sal + agua : HCl (ac ac) + NaOH (ac ac) NaCl(ac) + H-O-H(l) Brønsted-Lowry En agua: H A + :B :A + H B + Ácido dona protón (tiene que tener un protón) Base acepta protón (tiene que tener un par solitario) i ) (no necesita agua) Ácido acepta electrones Base dona electrones H 3 N: + BF 3 H 3 N BF 3 Tro: Chemistry: A Molecular Approach 10 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 5

6 Ácidos Los iones de H + en agua forman hidronio, H 3 O + H + + H 2 O H 3 O + ión hidronio, H 3 O + Los ácidos moleculares no se disocian pero en agua se ionizan En la fórmula, el H ionizable se escribe al frente HC 2 H 3 O 2 (ac) H + (ac)) + C 2 H 3 O 2 (ac) 11 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Sustancias Amfotéricas Pueden actuar como ácido y base Contienen H transferible y par solitario. Ejemplo: agua Base que acepta H + de HCl HCl(ac) + H 2 O(l) Cl (ac) + H 3 O + (ac) Ácido que dona H + a NH 3 NH 3 (ac) + H 2 O(l) NH 4+ (ac) + OH (ac) 12 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 6

7 Problemas con la Teoría de Arrhenius No explica por qué: se forman soluciones básicas en H 2 O de compuestos sin OH Moleculares: NH 3 Iónicos: Na 2 CO 3 o Na 2 O se forman soluciones ácidas en H 2 O de compuestos sin H + Moleculares: CO 2 Ocurren rx s ácido-base en soluciones no-acuosas 13 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Ventaja de Brønsted-Lowry permite reacciones reversibles con pares conjugados Reversibles H A + :B :A + H B + Base Ácido conjugada conjugado :A + H B + H A + :B Ácido conjugado Base conjugada Cada reactivo y producto se convierte en un par conjugado La base original se convierte en su ácido conjugado. El ácido original se convierte en su base conjugada. 14 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 7

8 Ejemplos de Ácido-base Brønsted-Lowry y pares conjugados H A + :B :A + H B + ácido base base ácido conjugada conjugado HCHO 2 + H 2 O CHO 2 + H 3 O + ácido base base ácido conjugada conjugado 15 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Práctica Escriba la fórmula para el ácido cojugado de los siguientes: H + 2 O H 3 O NH 3 NH 4 + CO 2 3 HCO 3 3 H 2 PO 4 1 H 3 PO 4 16 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 8

9 Práctica Escriba la fórmula de la base conjugada de las siguientes H 2 O HO NH 3 NH 2 CO 2 3 q 3 debido a que CO 2 3 no contiene H, NO puede ser un ácido H 2 PO 1 4 H 2 PO 1 4 HPO Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Ejemplo 15.1a: Identifique los ácidos y base Brønsted-Lowry, y sus pares conjugados, en la reacción H 2 SO 4 + H 2 O HSO 4 + H 3 O + ácido base base ácido conjugada conjugado H 4 2 SO 4 HSO, pierde H H 2 SO 4 es el ácido HSO 4 su base conjugada H 2 O H 3 O +, acepta un H + H 2 O es la base H 3 O + su ácido conjugado Ejemplo 15.1b: Identifique los ácidos y bases Brønsted-Lowry y sus pares conjugados HCO 3 + H 2 O H 2 CO 3 + HO base ácido ácido base conjugado conjugada HCO 3 H 2 CO 3, acepta un H + HCO 3 es la base H 2 CO 3 su ácido conjugado H 2 O OH, dona un H + H 2 O es el ácido OH su base conjugada 18 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 9

10 Práctica Escriba las ecuaciones de las siguientes especies reaccionando con agua y actuando como ácido monoprótico e identifique la base y ácido conjugados HBr HBr + H 2 O Br + H 3 O + Ácido Base base ácido conjugada conjugado HSO 4 HSO 4 + H 2 O SO H 3 O + Ácido Base base ácido conjugada conjugado Práctica Escriba las ecuaciones de las siguientes especies reaccionando con agua y actuando como base monoprótica e identifique la base y ácido conjugados I I + H 2 O HI + OH Base Ácido ácido base conjugado conjugada CO 3 2 CO H 2 O HCO 3 + OH Base Ácido ácido base conjugado conjugada 19 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Comparación de la Teoría de Arrhenius y la de Brønsted-Lowry para ácidos Arrhenius HCl(ac) ) H + (ac) +Cl (ac) {fuerte} HF(ac) H + (ac) + F (ac) {débil} Brønsted Lowry HCl(ac) )+HO(l) )+HO 2 Cl (ac) 3 + (ac){fuerte} HF(ac) + H 2 O(l) F (ac) + H 3 O + (ac) {débil} 20 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 10

11 Comparación de la Teoría de Arrhenius y la de Brønsted-Lowry para bases Arrhenius NaOH(ac) Na + (ac) + H (ac) {fuerte} NH 4 OH(ac) NH 4+ (ac) + OH (ac) {débil) Brønsted Lowry NaOH(ac) + H 2 O(l) Na + (ac) + OH (ac) {fuerte} NH (ac) H 2 O(l) NH (ac) OH (ac) {débil} 21 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Ácidos fuertes Escala de fortaleza de ácidos depende de la capacidad para donar H capacidad de agua como estándar en la escala Se ionizan 100% en agua Electrolito fuerte [H + 3 O ]=[ácido fuerte] K grande Está desplazada a productos HCl H + + Cl HCl + H 2 O H 3 O + + Cl 0.10 M HCl = 0.10 M H 3 O + 22 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 11

12 Ácidos débiles Dona pequeña fracción de H s No donan H a agua HF H + + F HF + H 2 O H 3 O + + F Se ionizan menos que un 1% en agua [H 3 O + ] << [ácido débil] K pequeña Está desplazada hacia reactivos Base conjugada es fuerte K grande 0.10 M HF 0.10 M H 3 O + F + H 2 O HF + OH 23 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Ácidos fuertes y débiles 24 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 12

13 Aumento de acidez Aumento de bacisidad Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Tendencias Generales de Acidez Mientras más fuerte el ácido, la base conjugada será más débil Mayor #deo oxidación = oiácido oxi-ácido más fuerte H 2 SO 4 > H 2 SO 3 ; HNO 3 > HNO 2 Fortaleza ácida Cationes > moléculas neutrales > aniones H 3 O + > H 2 O > OH ; NH 4+ > NH 3 > NH 2 Fortaleza básica la tendencia es opuesta 26 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 13

14 Constante de ionización ácida, K a Fortaleza ácida relativa a agua asociada a la magnitud de K HA + H +HO 2 O A 3 + Kx HO K a alta ácido fuerte [A ] [H O ] 3 K [HA] 2 a 27 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 28 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 14

15 Autoionización de agua y Producto iónico H 2 O H + + OH H 2 O + H 2 O H 3 O + + OH HO OH 3 2 K K x H 2 2O K w H3O OH HO 2 Producto iónico de agua = [H 3 O + ] x [OH - ] K w = [H 3 O + ] x [OH - ] = 1.00 x a 25 C Constante de Disociación de agua o [H 3 O + ] = [OH ] = 10 7 M a 25 C Agua es electrolito muy débil 2/1 billión moléculas de agua foman iones por autoionización. Todas las soluciones acuosas contienen H 3 O + y OH [H 3 O + ] es inversamente proporcional a [OH ] 29 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Soluciones ácidas y básicas Las soluciones acuosas tienen H 3 O + y OH Neutral [H 3 O + ] = [OH ] = 1.00 x 10 7 Ácida HO 3 [H 3 O + ] > [OH ] [H 3 O + ] > 1.00 x 10 7 ; [OH ] < 1.00 x 10 7 Kw OH Básica OH [OH ] > [H 3 O + ] [H 3 O + ] < 1.00 x 10 7 ; [OH ] > 1.00 x 10 7 Kw HO 3 30 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 15

16 [H + ] vs. [OH ] OH Kw Kw HO 3 OH HO 3 [H + ] 0; [OH ] 0 Ácido Base [H + ] H H + H + H + H + H+ H + H OH OH OH OH OH [OH ] Los tamaños de H + y OH no están a escala porque las divisiones son potencias de 10 no unidades 31 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Ejemplo 15.2b: Calcule la [OH ] a 25 C cuando [H 3 O + ] = 1.5 x 10 9 M, y determine si la solución es ácido, básica, o neutral Solución: Básica: [OH ] > 10 7 M Práctica Determine la [H 3 O + ] cuando [OH ] = 2.5 x 10 9 M Solución: Ácida: [H + ] > 10 7 M 32 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 16

17 Medidas de Acidez: ph Escala de acidez o basicidad ph = log [H 3 O + ] Exponentet de 10 con signo negativo Necesita saber [H 3 O + ] ph agua = log {10 7 } = 7 [H 3 O + ] = 10 ph Básico: ph > 7 Ácido: ph < 7 Neutral: ph = 7 33 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Qué implica el número de ph? Escala de ph ácida básica ph bajo, solución ácida ph alto solucuión básica 1 unidad de ph corresponde a un acidez de un factor de10 Intervalo Normal de ph es de 0 a 14 ph = 0 es [H 3 O + ] = 1 M, ph 14 es [OH ] = 1 M ph puede ser: negativo (bien ácida) Mayor de 14 (bien alcalina) 34 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 17

18 Ejemplo 15.3b: Calcule el ph a 25 C cuando [OH ] = 1.3 x 10 2 M, y determine si la solución es ácida, básica, o neutral Solución: Solución básica Práctica Determine el ph a 25 ºC de una solución con [OH ] = 2.5 x 10 9 M Solución: 35 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Práctica Determine el [OH ] de una solución con ph de 5.40 Solución: 36 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 18

19 poh ácida básica Otra escala es: poh poh = log[oh ], [OH ] = 10 poh poh agua = log[10 7 ] = 7 Se neceista [OH ] para encontrar poh poh <7es básico; poh > 7 es ácido, poh = 7 es neutral ph + poh = Copyright 2011 Pearson Education, Inc. ph y poh Práctica Complete la tabla Ácido Base ph [H + ] H + H + H+ H + H+ OH OH OH OH OH [OH ] poh Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 19

20 Relaciones entre ph y poh ph + poh = a 25 C Puede usar poh para encontra ph [H O ][OH ] K w log [H O ][OH ] log log g[ [HO ] log g[ [OH ] ph poh Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Ejemplo: Calcule el ph a 25 C cuando [OH ] = 1.3 x 10 2 M, y determine si la solución es ácida, básica, o neutral Solución: Solución básica Práctica Determine el poh a 25 ºC de una solución con [H 3 O + ] = 2.5 x 10 9 M Solución: 40 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 20

21 pk Otra forma de ver fortaleza ácido-base es pk pk a = log( log(k a ), K a = 10 pka pk b = log( log(k b ), K b = 10 pkb Menor pk a más fuerte el ácido Mayor K a = pk a más pequeña Por ( log) Menor pk b más fuerte la base Mayor K b = pk b más pequeña 41 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Determinar ph de una solución de ácido o base fuerte [H 3 O + ] = [HÁcido] para ácido fuerte monoprótico 0.10 M HCl tiene [H 3 O + ] = 0.10 M y ph = 1.00 [OH ] = (# OH )x[base] para base fuerte 0.10 M Ca(OH) 2 tiene [OH ] = 0.20 M y ph = Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 21

22 Determinar ph de ácido débil Fuentes de H 3 O + en solución acuosa Ácido agua Hay que resolver K eq de: HA + H 2 O A + H 3 O + 43 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Ejemplo 15.6: Calcule el ph de una solución M HNO 2 (ac) a 25 C HNO H O NO H O HNO HNO x NO NO x H O H O x 2 eq eq 0 eq HNO x NO x H O x 2 eq 2 3 eq eq 2 NO 2 H3O x x x Ka HNO2 0.2 x 0.2 x De la tabla Ka = 4.6 x 10-4 y descartando x 2 4 x Ka 4.6x10 x H O KaHNO HO 3 x x M Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 22

23 Continuación de Ejemplo 15.6: Calcule el ph de una solución M HNO 2 (ac) a 25 C x HO x M La aproximación es válida HNO HNO x NO H O x 2 eq 2 0 2eq 3 eq 3 3 HNO x eq NO H O x eq eq 3 ph log9.6x Corroborando: Aunque no exacta es rasonablemente cercana K a for HNO 2 = 4.6 x Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Ejemplo 15.7: Determine el ph de una sol n acuosa M HClO 2 (ac) a 25 C HClO 2 + H 2 O ClO 2 + H 3 O + K a HClO 2 = 1.1 x 10 2 x = 3.3 x 10 2 la aproximación no es válida : hacer cuadrática 46 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 23

24 Ejemplo 15.7: Determine el ph de una solución acuosa M HClO 2 (ac) a K a (HClO 2 )= 1.1 x C Cuadrática Cotejo 47 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Ejemplo 15.8: Determine el K a de un ácido débil para una solución M con ph = 4.25 HA H2O A H3O A x H O 10 ph eq 0 eq eq HA HA x 3 HA x A x H O x eq eq eq x 5.6x10 Ka 3.1x10 HA x Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 24

25 Relación entre [H 3 O + ] eq & [HA] 0 Aumento en [HA] 0 resulta en aumento de [H 3 O + ] eq Disminuye el % de ionización Significa que el aumento en [H 3 O + ] es más lento que el aumento en la concentración del ácido Por ciento de ionización 49 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Ejemplo 15.9: Calcule el por ciento de ionización de una solución 2.5 M de HNO 2 Ka(HNO 2 ) = 4.6 x 10-4 HA H O A H O 2 3 A x H O HA HA x 3 eq 0 eq eq 2 0 x 2 HO 3 x HA Ka 0 x Ka 4.6x10 x 2.5 x 4.6x10 3.4x10 HA x HA x A x H O x eq eq eq HO 3 2 eq 3.4x10 % ionizacion x100 x % HA Aproximación válida < 5% 50 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 25

26 Determinación del ph en mezclas de ácidos Ejemplo 15.10: Calcule el ph de una mezcla de M HF(ac) con M HClO 2 (ac) HF + H +H + = 35x O F 3 O K a 3.5 HClO + H 2 O ClO + H 3 O + H 2 O + H 2 O OH + H 3 O + K a = 2.9 x 10 8 K w = 1.0 x Para el cálculo se usará el ácido más fuerte que es HF HF H O F H O 2 3 F x H O HF HF x 3 eq 0 eq eq 51 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Ejemplo 15.10: Calcule el ph de una mezcla de M HF(ac) con M K HClO 2 (ac) K a (HF) = 3.5 x 10 4 a (HClO)= 2.9 x 10 8 HF H O F H O 2 3 F x H O HF HF x 3 eq 0 eq eq 2 x 2 x Ka 3.5x10 xh O 0.15 x 3.5x10 7.2x10 HF x HO 3 3 eq 7.2x10 % ionizacion x100 x1004.8% HA ph 3 7.2x10 2 x Ka 3.6x10 HF x eq 0 Aproximación válida < 5% 3 log 7.2x Tiene valor comparable Tro: Chemistry: A Molecular Approach 52 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 26

27 Práctica Determine el ph a 25 ºC de una mezcla de M HCl y 0.15 M HF Solución: [HCl] = 53 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Bases Fuertes Ejemplo 15.11: Calcule el ph a 25 C de una solución M de Sr(OH) 2 y determine si es ácida, básica o neutral Solución: [OH ] = 2(0.0015) = M ph = = Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 27

28 Práctica Calcule el ph de las soluciones siguientes M HCl [H 3 O + ] = [HCl] = 2.0 x 10 3 M ph = log(2.0 x 10 3 ) = M Ca(OH) 2 [OH ] = 2 x [Ca(OH) 2 ] = 3.0 x 10 3 M poh = log(3.0 x 10 3 ) = 2.52 ph = poh = ph = Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Bases débiles: Constante de Ionización Básica, K b La fortaleza de la base se mide por la magnitud de la K b al reaccionar con H 2 O :B + H 2 O OH + H:B + K b alta = base mas fuerte 56 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 28

30 Ejemplo 15.12:Determine el ph de una solución M de NH 3 (ac) (K b = 1.76 x10-5 ) NH3 H 2O NH 4 OH NH 3 NH3 x NH OH x 0 4 x NH OH x x K b NH NH x NH x x x1.33x10 OH Ahora x = [OH - ] la aproximación es válida 59 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Relación entre K a de un ácido con el K b de su base conjugada A HO 3 Ka HA K b HA OH A K H O OH w 3 Cuando suma ecuaciones, se multiplican las K s 60 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 30

31 Ejemplo 15.14: Determine el ph de una solución M NaCHO 2 (ac) (K a [HCHO 2 ]=1.8x10-4 ) Na + es el catión de una base fuerte- ph es nuetral. El CHO 2 es el anión de un ácido débil ph básico. Escriba la reacción para el anión en agua. CHO2 H 2O HCHO2 OH CHO OH x 2 CHO2 x HCHO 2 x K b 0 HCHO OH 2 2 Kw 2 x x Ka CHO 2 CHO 2 x CHO Recuerde que ahora OH x Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Solución del Ejemplo 15.14: Determine el ph de una solución M NaCHO 2 (ac)(k a [HCHO 2 ]=1.8x10-4 ) x Kb x CHO 2 0 = [OH - ] Aproximación válida 62 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 31

32 Práctica Si una solución 0.15 M NaA tiene un poh de 5.45, determine K a de HA Na + catión base fuerte poh neutral. Pero poh es < 7, la solución es básica porque A viene de ácido débil. A H 2O HA OH A A x HA x OH x 0 10 poh 63 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Propiedades ácido base de las sales Aniones actuando como bases débiles Todo anión se puede considerar como base conjugada de un ácido A (ac) +HO(l) +OH 2 HA(ac) (ac) Mientras más fuerte sea el ácido, más débil será su base conjugada Un anión que sea la base conjugada de un ácido fuerte exhibe ph neutral Cl (ac) + H + 2 O(l) HCl(ac) OH (ac) Un anión que sea la base conjugada de un ácido débil exhibe ph básico F (ac) + H 2 O(l) HF(ac) + OH (ac) 64 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 32

33 Ejemplo 15.13: Use la tabla para determinar si el anión es básico o neutral a) NO 3 base conjugada de ácido fuerte, por lo tanto es neutral b) NO 2 base conjugada de ácido débil, por lo tanto es básico 65 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Cationes Poliatómicos actúan como ácidos débiles Algunos son: Ácidos conjugados de bases débiles contra-iones de bases fuertes Son potencialmente ácidos MH + (ac) + H 2 O(l) MOH(ac) + H 3 O + (ac) Mientras más fuerte la base, más débil el ácido conjugado Un catión Contra-ión de base fuerte el ph es neutral Ácido conjugado de una base débil es ácido NH 4+ (ac) + H 2 O(l) NH 3 (ac) + H 3 O + (ac) o Ya que NH 3 es una base débil y la posición de equilibrio se favorece hacia la derecha 66 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 33

34 Cationes Metálicos actúan como ácido débil Los cationes de metales pequeños y altamente cargados son ácidos débiles Cationes de metales alcalinos y alcalino térreos el ph es neutral Los cationes están hidratados Al(H 2 O) 3+ 6 (ac) + H 2 O(l) Al(H 2 O) 5 (OH) 2+ (ac) + H 3 O + (ac) 67 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Ejemplo 15.15: Determine si el catión es acídico o neutral a) C 5 N 5 NH + 2 el ácido conjugado de la base débil de piridina, por lo tanto es ácido b) Ca 2+ El contra ión de una base fuerte, Ca(OH) 2, neutral c) Cr 3+ metal altamente cargado, ácido 68 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 34

35 Clasificación de sales, (ph) Proviene Catión Anión ph de: de base de ácido fuerte fuerte Neutral fuerte débil Básico débil fuerte Ácido débil débil depende cargado fuerte Ácido Tro: Chemistry: A Molecular Approach 69 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Ejemplo 15.16: Determine si las sales a continuación producen soluciones ácidas, básicas, o neutrales a) SrCl 2 Sr 2+ contra ion de base fuerte, ph neutral Cl es la base conjugada de un ácido fuerte, ph neutral la solución será de ph neutral b) AlBr 3 Al 3+ es un metal pequeño y altamente cargado, ácido débil Cl es la base conjugada de un ácido fuerte, ph neutral la solución será ácida c) CH 3NH 3NO 3 CH 3 NH 3+ es el ácido conjugado de una base débil, ácida NO 3 es la base conjugada de un ácido fuerte, ph neutral la solución es ácida 70 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 35

36 Ejemplo 15.16: Determine si las sales a continuación producen soluciones ácidas, básicas, o neutrales d) NaCHO 2 Na + contra ion de base fuerte, ph neutral CHO 2 es la base conjugada de un ácido débil, básico solución será básica e) NH 4 F NH es el ácido conjugado de una base débil, ácida F es la base conjugada de un ácido débil, básico K a (NH 4+ ) > K b (F ); solución será ácida 71 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Práctica Determine si la solución será ácida, básica, o neutral KNO 3 K + es el contra-ión de una base fuerte, ph neutral NO 3 es contra-ión de ácido fuerte, ph neutral La solución tiene ph neutral CoCl 3 Co 3+ catión altamente cargado, ph ácido Cl es contra-ión de ácido fuerte, ph neutral la solución tiene ph ácido Ba(HCO 3 ) 2 Ba 2+ es contra-ión de base fuerte,,ph neutral HCO 3 es par conjugado de ácido débil, ph básico La solución tiene ph básico CH 3 NH 3 NO 3 El ph de la solución es ácido CH 3 NH 3+ es ácido conjugado de base débil, ph ácido NO 3 es contra-ión de ácido fuerte, ph neutral 72 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 36

37 Teoría de ácido-base de Se enfoca en la trasferencia de un par de e Par solitario enlace Enlace par solitario NO require átomos de H El donante de electrones es la Base Rico en electrones, por lo tanto es un nucleófilo El aceptor de electrones es el Ácido Deficiente de electrones, por lo tanto es un electrófilo 73 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Bases Base contiene electrones disponibles para dar o compartir Los aniones son mejores Bases que átomos o moléculas neutrales N: < N: Átomos con mayor electronegatividad tienen menos capacidad de ser Bases O: < S: 74 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 37

38 Reacciones ácido-base tipo La base dona un par de e al ácido Generalmente resulta en la formación de un enlace covalente H 3 N: + BF 3 H 3 N BF 3 El producto formado es el aducto Las reacciones ácido-base tipo Arrhenius y Brønsted-Lowry son reacciones tipo también 75 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Ejemplos de Reacciones ácido-base de Base Ácido aducto Base Ácido aducto 76 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 38

39 Ejemplos de Reacciones ácido-base de Base Ácido aducto Base Ácido aducto 77 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Ejemplos de Reacciones ácido-base de Base Ácido aducto Ag + (aq) + 2 :NH 3(aq) Ag(NH 3 ) 2 + (aq) Ácido Base aducto Adduct Acid Base 78 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 39

40 Ejemplos de Reacciones ácido-base de Base Ácido aducto Ag + (aq) + 2 :NH 3(aq) Ag(NH 3 ) 2 + (aq) Ácido Base aducto Adduct Acid Base 79 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. Práctica Identifique el ácido y la base de en cada reacción Base Ácido Base Ácido 80 Copyright 2011 Pearson Education, Inc. 40