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

10. Fuertes vs Débiles

11. Fuertes vs Débiles

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.