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9.3 ESTUDIO CUANTITAVO DE LOS
EQUILIBRIOS DE TRANSFERENCIA
DE PROTONES
¿Cómo cuantificar el carácter ácido o básico de las
sustancias y el equilibrio?
Química
A.16. El agua bidestilada en un recipiente de platino tiene una
conductividad muy pequeña, pero se puede medir. Interpretar
este hecho experimental señalando qué especies químicas
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A.17. Como el sistema de agua está en equilibrio, ya que la
conductividad no varía con el tiempo y la composición tampoco,
escribir la ley de este equilibrio, llamado auto ionización del
agua. Determinar la concentración de iones H3O+ y OH- en agua
pura, si sabemos que Kw = 10-14 mol2·L-2, 25 0C.
A.18. Calcular la concentración de los iones hidronio presentes
en estas tres soluciones:
a) En un solución 1 mol/L de ácido clorhídrico.
b) En agua pura.
c) En un solución 1 mol/L de hidróxido de sodio.
Por qué es necesario un operador para representar estos tres
valores en un gráfico simple, y así transformar las cantidades en
números sencillos y positivos.
La necesidad de transformar cantidades muy grandes o muy
pequeñas con el operador logarítmico se intuye por el químico
danés, Sören Peter Lauritz SÖRENSEN (1868-1939). Este
operador recibió su nombre: Operador Sörensen.
𝑝𝐻 = −log H3O+
𝑝𝑂𝐻 = −log OH−
A.19. Indicar el
carácter ácido o
básico de los líquidos
señalados en la tabla:
A.20. Calcula la concentración molar de iones H3O+ y OH– en una
disolución acuosa cuyo pOH es 2,7. Determina, también, el valor
del producto iónico del agua a 50 ⁰C si a esa temperatura el pH
del agua pura es 6,62.
Fuerza de Ácidos y Bases
Los 7 Ácidos fuertes
(hidrácidos y
oxoácidos) (+ a -)
Ácidos Débiles
(orgánicos)
Bases fuertes (Hidróxidos)
HClO4 HCOOH LiOH Mg(OH)2
HClO3 CH3COOH NaOH Ca(OH)2
HI NH4
+ KOH Sr(OH)2
HBr RbOH Ba(OH)2
HCl CsOH
H2SO4
HNO3
Los ácidos y bases que en agua se disocian prácticamente al
100%, se llaman ácidos y bases fuertes.
La mayoría de veces la transferencia protónica no ocurre
totalmente, sino que nos lleva al equilibrio entre los llamados
ácidos y bases débiles.
¿Por qué Fuertes o Débiles?
Hidrácidos: Cuánto mayor en
la energía del enlace H-A,
menos estable es, más fácil
cede el H+
Ácido Ee (kJ/mol)
HI 298,3
HBr 366,1
HCl 431,9
HF 568,2
Oxoácidos: + electronegativo
es el halógeno, más atrae el
par de e- que comparte con O
unido a H, más fácil ionizar.
Ácido EN
HClO4 3,0
HBrO4 2,8
HIO4 2,5
Oxoácidos: Cuánto más O haya
alrededor del halógeno, más
fácil cede el protón.
Ácido Nº Oxidación
HClO4 +7
HClO3 +5
HClO2 +3
Fuertes vs Débiles
Fuertes vs Débiles
A.21. ¿Cuál de las dos situaciones representa un ácido fuerte y
cuál un ácido débil?
A.22. Aplicar la ley del equilibrio químico en los siguientes casos:
a) En disolución acuosa de una solución de ácido débil, por
ejemplo, HCN.
b) Solución acuosa de una base débil, como NH3.
A.23. Escribir las reacciones y las constantes de equilibrio en el
agua de un ácido HA y de su base conjugada.
a) Deducir la relación entre Ka y Kb.
b) Expresar las formas logarítmicas y deducir la relación entre
pKa y pKb.
Ácidos y Bases conjugadas
Nombre ÁCIDO pKa BASE CONJUGADA pKb
Ión oxonio H3O- -1,73 H2O 15,73
Ácido Yódico HIO3 0,72 IO3
- 13,28
Ácido sulfuroso H2SO3 1,77 HSO3
- 12,23
Ión Hidrogenosulfato HSO4
- 1,92 SO4
2- 12,08
Ácido Fosfórico H3PO4 2,12 H2PO4- 11,88
Ácido Fluorhídrica HF 3,15 F- 10,85
Ácido Nitroso HNO2 3,35 NO2
- 10,65
Ácido fórmico HCOOH 3,74 HCOO- 10,26
Ácido Benzoico C6H5COOH 4,18 C6H5COO- 9,82
Ácido acético CH3COOH 4,74 CH3COO- 9,26
Ácido proponoico CH3CH2COOH 4,85 CH3CH2COO- 9,15
Ácido carbónico H2CO3 6,38 HCO3
- 7,62
Ácido Sulfhídrico H2S 7,00 HS- 7,00
Ión dihidrogenofosfato H2PO4
- 7,21 HPO42- 6,79
Ión Hidrogenosulfito HSO3
- 7,25 SO32- 6,75
Ácido hipocloroso HClO 7,49 ClO- 6,51
Ácido Bórico H3BO3 9,24 H2BO3
- 4,76
Ión Amonio NH4
+ 9,25 NH3 4,75
Ácido Cianhídrico HCN 9,40 CN- 4,60
Ión hidrogenocarbonato HCO3
- 10,24 CO3
2- 3,76
Ión Hidrogenofosfato HPO4
2- 11,77 PO4
3- 2,23
Ión Hidrogenosulfuro HS- 13,00 S2
- 1,00
A.24. Completar esta tabla y ordenar, según la fuerza relativa, los
ácidos y las bases que aparecen en esta tabla.

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Química2 bach 9.3 estudio cuantitativo de los equilibrios de transferencia de protones

  • 1. 9.3 ESTUDIO CUANTITAVO DE LOS EQUILIBRIOS DE TRANSFERENCIA DE PROTONES ¿Cómo cuantificar el carácter ácido o básico de las sustancias y el equilibrio? Química
  • 2. A.16. El agua bidestilada en un recipiente de platino tiene una conductividad muy pequeña, pero se puede medir. Interpretar este hecho experimental señalando qué especies químicas pueden estar involucradas.
  • 3. A.17. Como el sistema de agua está en equilibrio, ya que la conductividad no varía con el tiempo y la composición tampoco, escribir la ley de este equilibrio, llamado auto ionización del agua. Determinar la concentración de iones H3O+ y OH- en agua pura, si sabemos que Kw = 10-14 mol2·L-2, 25 0C.
  • 4. A.18. Calcular la concentración de los iones hidronio presentes en estas tres soluciones: a) En un solución 1 mol/L de ácido clorhídrico. b) En agua pura. c) En un solución 1 mol/L de hidróxido de sodio. Por qué es necesario un operador para representar estos tres valores en un gráfico simple, y así transformar las cantidades en números sencillos y positivos.
  • 5. La necesidad de transformar cantidades muy grandes o muy pequeñas con el operador logarítmico se intuye por el químico danés, Sören Peter Lauritz SÖRENSEN (1868-1939). Este operador recibió su nombre: Operador Sörensen. 𝑝𝐻 = −log H3O+ 𝑝𝑂𝐻 = −log OH−
  • 6. A.19. Indicar el carácter ácido o básico de los líquidos señalados en la tabla:
  • 7. A.20. Calcula la concentración molar de iones H3O+ y OH– en una disolución acuosa cuyo pOH es 2,7. Determina, también, el valor del producto iónico del agua a 50 ⁰C si a esa temperatura el pH del agua pura es 6,62.
  • 8. Fuerza de Ácidos y Bases Los 7 Ácidos fuertes (hidrácidos y oxoácidos) (+ a -) Ácidos Débiles (orgánicos) Bases fuertes (Hidróxidos) HClO4 HCOOH LiOH Mg(OH)2 HClO3 CH3COOH NaOH Ca(OH)2 HI NH4 + KOH Sr(OH)2 HBr RbOH Ba(OH)2 HCl CsOH H2SO4 HNO3 Los ácidos y bases que en agua se disocian prácticamente al 100%, se llaman ácidos y bases fuertes. La mayoría de veces la transferencia protónica no ocurre totalmente, sino que nos lleva al equilibrio entre los llamados ácidos y bases débiles.
  • 9. ¿Por qué Fuertes o Débiles? Hidrácidos: Cuánto mayor en la energía del enlace H-A, menos estable es, más fácil cede el H+ Ácido Ee (kJ/mol) HI 298,3 HBr 366,1 HCl 431,9 HF 568,2 Oxoácidos: + electronegativo es el halógeno, más atrae el par de e- que comparte con O unido a H, más fácil ionizar. Ácido EN HClO4 3,0 HBrO4 2,8 HIO4 2,5 Oxoácidos: Cuánto más O haya alrededor del halógeno, más fácil cede el protón. Ácido Nº Oxidación HClO4 +7 HClO3 +5 HClO2 +3
  • 12. A.21. ¿Cuál de las dos situaciones representa un ácido fuerte y cuál un ácido débil?
  • 13. A.22. Aplicar la ley del equilibrio químico en los siguientes casos: a) En disolución acuosa de una solución de ácido débil, por ejemplo, HCN. b) Solución acuosa de una base débil, como NH3.
  • 14. A.23. Escribir las reacciones y las constantes de equilibrio en el agua de un ácido HA y de su base conjugada. a) Deducir la relación entre Ka y Kb. b) Expresar las formas logarítmicas y deducir la relación entre pKa y pKb.
  • 15. Ácidos y Bases conjugadas Nombre ÁCIDO pKa BASE CONJUGADA pKb Ión oxonio H3O- -1,73 H2O 15,73 Ácido Yódico HIO3 0,72 IO3 - 13,28 Ácido sulfuroso H2SO3 1,77 HSO3 - 12,23 Ión Hidrogenosulfato HSO4 - 1,92 SO4 2- 12,08 Ácido Fosfórico H3PO4 2,12 H2PO4- 11,88 Ácido Fluorhídrica HF 3,15 F- 10,85 Ácido Nitroso HNO2 3,35 NO2 - 10,65 Ácido fórmico HCOOH 3,74 HCOO- 10,26 Ácido Benzoico C6H5COOH 4,18 C6H5COO- 9,82 Ácido acético CH3COOH 4,74 CH3COO- 9,26 Ácido proponoico CH3CH2COOH 4,85 CH3CH2COO- 9,15 Ácido carbónico H2CO3 6,38 HCO3 - 7,62 Ácido Sulfhídrico H2S 7,00 HS- 7,00 Ión dihidrogenofosfato H2PO4 - 7,21 HPO42- 6,79 Ión Hidrogenosulfito HSO3 - 7,25 SO32- 6,75 Ácido hipocloroso HClO 7,49 ClO- 6,51 Ácido Bórico H3BO3 9,24 H2BO3 - 4,76 Ión Amonio NH4 + 9,25 NH3 4,75 Ácido Cianhídrico HCN 9,40 CN- 4,60 Ión hidrogenocarbonato HCO3 - 10,24 CO3 2- 3,76 Ión Hidrogenofosfato HPO4 2- 11,77 PO4 3- 2,23 Ión Hidrogenosulfuro HS- 13,00 S2 - 1,00
  • 16. A.24. Completar esta tabla y ordenar, según la fuerza relativa, los ácidos y las bases que aparecen en esta tabla.

Notas del editor

  1. Presentación obtenida de: http://www.iessantvicent.com/web/index.php/departaments/fisica-i-quimica/96-apunt-2on-batxillerat/145-apunts2nq