acidez de los cationes

1. OBJETIVO:
Determinaremos el grado de acidez de los cationes del Al3+, K+, Ca2+ ,Fe3+, Ni2+ y
Zn2+ en soluciones de NaOH y Na2S, para poder identificarlos y ver la relación entre
PI de acciones y su pH, forzando una hidrólisis ácida y una básica.
NTRODUCCIÓN:
La fuerza de un ácido puede ser definida como la tendencia a ceder un protón y la
fuerza básica como la tendencia a aceptarlo. Una reacción ácido-base ocurre debido a
que los ácidos no son iguales de fuertes.
En Química se diferencia lo ácido de lo básico utilizando la escala llamada pH y
definida como la Inversa de logaritmo decimal de la concentración de protones (ó
hidrogeniones).
pH=-log [H+]
Y como la concentración de protones va de 10-1 a 10-14 entonces la escala de pH va de
1 a 14, siendo 7 la neutralidad (agua pura, por ejemplo); de 6,9 hasta 1 ácido (ácido
muriático o clorhídrico, ácido cítrico, vinagre, etc.) y de 7,1 a 14 básico (hidróxido de
sodio o soda cáustica, hidróxidos, etc.)
El potencial de ionización es la energía que es necesaria que se suministra a un átomo
para arrancarle un electrón de su capa de valencia, convirtiendo el átomo en un ion
positivo o catión. Nos ceñiremos al primer potencial de ionización, energía necesaria
para extraer un único electrón del átomo, aunque en muchos elementos se puede hablar
de segundo potencial de ionización, energía necesaria para arrancar un segundo electrón
al átomo que ya ha perdido uno, o de tercer, cuarto, etc. potencial de ionización.
Dos factores influirán sobre el potencial de ionización. Por una parte será tanto mayor
cuanto más atraído esté el electrón que se pierde por el núcleo atómico. Por otro lado,
como los átomos tienden a tener ocho electrones en su capa de valencia, acercarse a este
ideal disminuirá el potencial de ionización, y alejarse de él lo aumentará.
En un grupo, al bajar en la tabla periódica, aumenta el número de electrones del
elemento y el número de capas electrónicas. Puesto que hay más capas electrónicas, los
electrones están cada vez más lejos del núcleo atómico, que los atrae, por tanto, con
menos fuerza y más apantallados por los electrones de las capas internas, que los
repelen hacia el exterior del átomo.
Estos tres factores se conjugan para que al bajar en el grupo, como el electrón estará
menos retenido, el potencial de ionización disminuya.
En un periodo el número de capas permanece constante, ya que en un periodo se
completa la capa de valencia, no aumenta el número de capas. Al empezar, la capa de
valencia tiene un único electrón, mientras que la capa inmediatamente anterior tiene
ocho, si el átomo pierde ese electrón externo, se quedaría con una última capa con ocho
electrones, una capa de valencia completa, de forma que pierde con mucha facilidad ese
electrón y el potencial de ionización es muy pequeño.
En los metales de transición, va aumentando la carga nuclear, sin aumentar la distancia
entre la capa de valencia y el núcleo, así que los electrones de valencia están más
atraídos y va aumentando el potencial de ionización.
Al finalizar el período, los electrones de la capa de valencia aumentan en número, a la
vez que aumenta su separación del núcleo, así que el primer elemento tendrá un
potencial bajo, pero al aumentar el número de electrones se acerca a ocho y cada vez
será más difícil arrancar un electrón, aumentando el potencial de ionización hasta
alcanzar el máximo en los gases nobles, que tienen completa con ocho electrones la

2. capa de valencia.
La clasificación de los elementos desde el punto de vista analítico se divide en los que
pueden formar cationes y los que no pueden formarlos. Esto depende de que tan
electronegativo sea el elemento y de la relación q/r2: neutros y ácidos.
Características de la acidez es que los elementos tienden a reaccionar con agua,
mientras más ácidos, más inestables,
Mn+ + m H2O → M(OH)m+n-m + H+
Depende de la relación q/r2. A mayor q/r2 el catión es más ácido, pues mayor es su
atracción hacia los dipolos de agua.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
1.-Enjuagamos 4 tobos de ensaye con agua destilada, después les agregamos 1 ml de
agua a cada uno y una gota de indicador universal. Procurando que los cuatro tubos
tuvieran el mismo color.
A cada tubo con agua e indicador le agregamos 2 ml de cada disolución de uno de los
siguientes cationes: Li+, Mg+2, La+3, Zr+4, (los aniones son cloruros o nitratos que no
poseen propiedades acido-base detectables).Después comparamos el color da la
disolución con el patrón visual y anotamos el pH correspondiente.
Repetimos el mismo procedimiento anterior pero ahora utilizando estos cationes: K+,
Zn+2, Al+3, y Sn+4. Y anotamos los resultados.
2.- Determinamos el pH de precipitación de los hidróxidos de estos cationes. Iniciamos
las pruebas con los cationes que mostraron mayor fuerza acida. Para cada ion
colocamos 2 ml de la disolución del catión en un tubo de ensaye; añadimos gota a gota
NaOH hasta que la disolución mostrara alguna reacción permanente (precipitación o
enturbecimiento). Agregamos una gota de indicador universal y tomamos el pH de las
disoluciones que se precipitaron. Proseguimos con los iones metálicos menos ácidos
pero ahora les agregamos NaOH 3M.
3.- A cada tubo le agregamos 2 ml de disolución de uno de los siguientes cationes: Li+,
Na+, K+ y Ag+ .Posteriormente añadimos, gota a gota, NaOH 1 M, hasta un ml.
4.- Colocamos en cada tubo 2 ml de disolución de Mg+2, Zn+2, Pb+2 y Hg+2.
Determinamos su pH a las disoluciones que precipitaron al agregarles NaOH 1 M.
Repetimos el procedimiento anterior pero ahora con La+3, Al+3, Fe+3 y Bi+3.
Resultados:
Catión pH de su disolución
Li+ 6
Mg2+ 6
La3+ 5
Zr4+ 1
Catión pH de su disolución
K+ 5
Zn2+ 7
Al3+ 3
Sn4+ 2

3. b) Elabora una hipótesis acerca de cuál crees que es el factor responsable de las
variaciones observadas en la acidez:
La variación a la que se refiere es el número de oxidación, a mayor número de
oxidación mayor acidez va a presentar.
c) Considerando que un ion metálico (M) en disolución acuosa está en la forma
[M(H2O)6]n+, escribe los productos de la reacción de hidrólisis (que es la que da lugar
a la acidez del catión):
[M(H2O)6]n+ H+[ M (H2O)5(OH)](n-1)+ H3O+
Catión pH de su disolución Columna1
Li+ 9
K+ 9
Mg2+ 9
Zn2+ 11 no pp
La3+ 8
Al3+ 4 quedo el indicador arriba
Zr4+ 5
Sn4+ 3
a) Completa el siguiente enunciado: Los cationes de _______Mayor_______(mayor o
menor) fuerza ácida, precipitan a valores de pH más _______Bajos_______ (altos o
bajos).
a) Menciona cuál de estos iones precipitó:
Ag
b) Consulta la tabla periódica y elabora una hipótesis acerca de cuál piensas que es la
propiedad que lo hace tan distinto:
La relación entre la carga y el radio del catión influye mucho, pero lo que realmente
determina en este caso, es que es muy electronegativo el catión.
c) ¿Cómo es la acidez de este Ion en comparación con los otros cationes monovalentes?
Alta
Catión pH de su disolución
Mg2+ 10
Zn2+ 9
Pb2+ 3
Hg2+ 8

4. a) Revisa la tabla periódica y relaciona la propiedad propuesta en el inciso 3b con el pH
de precipitación y, en consecuencia, con la fuerza ácida de estos cationes:
los metales del grupo i y ii (metales alcalinos y alcalinotérreos), siempre son los
que presentan menos fuerza ácida, esto debido a su gran radio iónico y a que son muy
electropositivos, en los cationes de los otros grupos se vuelve a tomar en cuenta la
relación que hay entre la carga y el radio iónico, además de la electronegatividad, en
este caso la electronegatividad juega un factor muy importante para identificar la fuerza
ácida del catión ya que el catión hg2+ es el más electronegativo.
b) Por lo tanto, ¿en qué orden precipitarán los iones Fe3+, Al3+, Bi3+ y La3+ en
función del pH?:
Bi3+ ---------> Fe 3+--------> Al 3+--------> La3+
Catión pH de su disolución
La3+ 7
Al3+ 4
Fe3+ 1
Bi 1
En conclusión: ¿Cuáles son las propiedades de un ion metálico que influyen en su
fuerza ácida y cómo varía ésta en función de dichas propiedades?
Las propiedades que influyen en la fuerza ácida de un catión son: radio iónico, carga y
electronegatividad. Regularmente entre más cargado sea el catión más ácido es.
Análisis de resultados:
La razón por la que usamos disoluciones con aniones ya sean cloruros o nitratos es
porque su pH no influye en el pH real de los cationes
El pH de la disolución de los cationes en agua destilada crece de acuerdo a su número
de oxidación, es decir, si el número de oxidación del catión es muy grande, este catión
ese más ácido. Esto es porque el catión con mayor número de oxidación tiene una
mayor diferencia de electrones por lo que le es más fácil atraer moléculas de OH-, como
se sabe este tipo de moléculas son de carácter básico.
Con los cationes del tipo A+ el único que precipito fue la plata porque es el catión con
mayor electronegatividad, es decir es más fácil que al agregar NaOH atraiga los
electrones del OH- a comparación de los demás cationes.
En el caso de los cationes A2+todos precipitaron
CONCLUSION:
Existen cationes metálicos que disueltos en soluciones básicas hidrolizan para formar
protones que acidifican el medio. Se afirma que la acidez de cada especie de catión
metálico depende de su carga eléctrica, de su radio iónico y de su electronegatividad. En
términos generales y utilizando estos parámetros, podemos indicar la siguiente
tendencia: mayor carga, menor radio y mayor electronegatividad implican mayor acidez
de una especie.

5. BIBLIOGRAFÍA:
http://www.uam.es/docencia/elementos/spV21/conmarcos/graficos/radioionico/radioio.
http://profmokeur.ca/quimica/
Chang Raymond. QUIMICA. Sexta edición. Editorial Mc Graw Hill. Mexico (1999)
Robert Thornton Morrison. Robert Neilson Boyd. QUÍMICA ORGÁNICA. Q uinta
edición. Editorial Pearson Educación. México
K.W. Wthitten, K. D. Gailey, QUIMICA GENERAL. Tercera edición. Nueva Editorial
Interamericana.

6. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE
MEXICO
FACULTAD DE QUIMICA
Acidez de los cationes metálicos
Salgado Mendoza Rodrigo
Lab. Inorgánica
Grupo: 52