EQUILIBRIO IÓNICO

5/8/2018 EQUILIBRIO IÓNICO - slidepdf.com

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EQUILIBRIO IÓNICO

El equilibrio iónico es un tipo especial de equilibrio químico, caracterizado por la

presencia de especies químicas en solución acuosa, las cuales producen iones

Las especies que producen en solución cargas son denominadas electrolitos. Un electrolito

es cualquier especie que permite la conducción de la corriente eléctrica.

• ÁCIDOS Y BASES

En 1923, dos científicos llamados Johannes N.Brönsted y T.M.Lowry, caracterizaron así

los ácidos y las bases:

Ácido: Es la sustancia capaz de ceder protones.

Base: Es la sustancia capaz de recibir protones.

Así entre un ácido y una base dados hay una relación determinada por el intercambio de

protones. Es ese intercambio lo que les hace ser considerados bien ácidos, bien bases.Es el sistema ácido-base conjugado. Se formula como una reacción de protólisis, de la

siguiente manera:

ÁCIDO <----> PROTÓN + BASE CONJUGADA.

Características generales de ácidos y bases

Característica que da a los ácidos es su olfato, que se deriva del vocablo acidus, el cual

significa "agrio". Esta particularidad es evidente en algunas otras formas cítricas de frutas

(limón, naranja) o algunos que contienen ácidos (yogur, vinagre).

El sabor de las bases (muchas de ellas son toxicas) no es tan característico como en los

ácidos, pues presentan mayor variedad, pero se puede decir que son ligeramente amargas

(jabón, bicarbonato de sodio).

Por otro lado, las bases son resbalosas al tacto (mezcla agua y jabón). Algunas bases son

tan fuertes o concentradas que pueden llegar a causar serias lesiones en la piel si el contacto

es prolongado.

Los ácidos reaccionan con las proteínas cambiándoles su aspecto físico (Ej: Al agregar jugo

de limón (ácido) a la clara de un huevo; que contiene una proteína llamada albúmina, estaúltima se empieza a solidificar y tomar un color blanquecino).

Una característica compartida es que son electrolíticos, es decir, conducen la corriente

eléctrica en disolución acuosa.



Los ácidos tienen un pH menor de 7, cambian el papel tornasol de azul a rojo

(Concentración de iones hidroxilo H+(OH)-). Las bases tienen un pH mayor que 7, cambian

el papel tornasol de rojo a azul. El pH neutro es 7.

TIPOS DE ELECTROLITOSEn base a esto, se clasifica a los electrolitos en base a dos criterios:

• Comportamiento en solución: electrolitos ácidos, básicos, y neutros

• Capacidad conductora: electrolitos fuertes, débiles y no electrolitos

Electrolitos Fuertes: los que se ionizan totalmente en solución acuosa al pasar corriente

eléctrica como las ácidos, como H2SO4, HCl, HNO3,

Algunas sales iónicas como el NaCl, LiCl, KCl.

Electrolitos débiles: Son los que se ionizan parcialmente en sol. acuosa y pueden ser los

ácidos débiles como el CH3COOH ácido acético, o vinagre, el CH3CH2CH2OH,el alcohol,

que son muy débiles y son orgánicos, y el H2O que presentan enlaces covalentes

No electrolitos: De plano son las sustancias que no conducen La corriente eléctrica ni se

disocian en sol. Acuosa como el azúcar, la madera, el vidrio etc.

• AUTO IONIZACIÓN DEL AGUA

Corresponde a la propiedad química del agua donde ésta se auto separa en sus componentes

iónicos.

El agua es un electrolito débil, por lo que conduce la corriente eléctrica en una fracción

pequeñísima, debido a que se encuentra poco disociada.

H2O + H2O = H3O+ + OH-

Al ser una reacción reversible, podemos expresarla en función de una constante de

equilibrio:

K eq= [H3O+][OH-]

Al ser el agua una especie pura, no se le considera en al expresión, por ende, la constante deequilibrio del agua queda expresada en función de la presencia de los dos iones formados

Mediante procesos electroquímicos, se pudo comprobar que la constante de equilibrio de

esta relación tiene un valor de:



K w=1*10-14

La que se conoce como: Constante de auto ionización del agua.Se han hecho experimentos cuidadosos sobre la conductividad eléctrica del agua, los cuales

han demostrado que ella se ioniza sólo ligeramente:

La constante de equilibrio de esta reacción es:

• ESCALA DE PH

pH es una medida de la acidez o la alcalinidad. La escala de el pH va desde 0 a 14. El

punto medio de la escala del pH es 7, aquí hay un equilibrio entre la acidez y alcalinidad.Dicha solución seria neutral.

Las normas del pH empiezan con una definición de pH. La p viene de la palabra poder. La

H por supuesto es el símbolo de el elemento hidrógeno. Juntos el término pH significa

hidrión exponente iónico. A medida que el potencial de liberar iones de hidrogeno

incrementan en una sustancia el valor del pH sera menor. Es así como a mayor grado de

acidez la lectura del pH será

La escala del pH es logarísmica, significando que los valores separando cada unidad no son

iguales en la escala por el contrario incrementan de manera proporcional a la distancia a la

que se encuentren de la mitad de la escala el punto de equilibrio entre acidez y alcalinidad

Los valores son multiplicados por 10 en cada unidad. Es por eso que el valor del pH de 6 es

10 veces más acídico que un pH con un valor de 7, pero un pH de 5 es 100 veces mas



acídico que un pH de 7. De otra forma el valor del pH de 8 es 10 veces más alcalino que un

pH con un valor de 7, pero un pH de 9 es 100 veces mas alcalino que un pH de 7.

Nota: Cuando este probando el pH de su orina o saliva y la lectura le da una medida de un

pH de 5.5 puede no parecer acídica (después de todo solo esta 1.25 puntos por debajo de 7),

sin embargo es muy acídica. Es más es 50 veces más acídica de lo que es considerado

saludable.

Otra nota importante es que en orden de revertir y neutralizar la acidez, se requiere una

gran cantidad de elementos alcalinos. En matemáticas sería algo como así:

En orden de cambiar el pH de un galón de una solución, de 5.5 a 7.0, se requerirían mas de

20 galones de una solución con un pH de 7.5.

CONTENIDOS

ESCALA DE PH

ESCALA DE PH CONCENTRACIÓN DE H+ Y OH

CONSTANTE DE IONIZACION DE ÁCIDOS Y BASES

PROPIEDADES ÁCIDAS Y BÁSICAS DE LAS SALES

ESCALA DE PH CONCENTRACIÓN DE H+ Y OH



Los valores de [H+] para la mayoría de las soluciones son demasiado pequeños

y difíciles de comparar, de ahí que Sören Sörensen en 1909 ideó una forma

mas adecuada de compararlas, el pH que no es mas que la forma logarítmica

de expresar las concentraciones:

[ ]=

H

1logpH

o lo que es lo mismo

[ ]− HlogpH

La letra p denota “logaritmo negativo de”.

Para una solución neutra a 25 °C en donde la concentración de iones

Hidrógeno es de 1.0 x 10-7 M el pH se calcula como:

( ) 77010log1log10x0.1log10x0.1

1logpH

77

7=−

El valor de 7 para el pH de una solución neutra no es un valor arbitrario, se

deriva del valor absoluto del producto ionico del agua a 25 °C que coincide con

este número.

El pH del agua pura es de 7.0, las soluciones ácidas tienen un pH < 7.0 y las

básicas un pH > 7.0. Para una solución 1.0 M de un ácido fuerte, el pH = 0 y

para una solución 1.0 M de una base fuerte el pH es 14.



Se muestra el valor de pH que presentan algunos líquidos. Recordar que la

escala es logarítmica de ahí que si una solución difiere en una unidad de pH deotra, en realidad difiere en un factor de 10 en su [H+].

El pH de una solución puede ser cuantificado fácilmente a través de

mediciones electroquímicas con un potenciómetro o con papel pH.



Medidores de pH y conductividad

pHimetros son usadas para determinar el nivel de acidez y alcalinidad. Son tan

precisos permitir el uso con soluciones fuentes de la prensa pero tan barato para usar

en el trabajo o en la casa para medir el acidez de agua bebiendo, acuarios de pescas

tropicales y piscinas.

Para probar acidez de la tierra de un jardín, mezcla dos partes de agua distillado con

un parte de tierra, esperar la asenta de los sólidos y hace medida de la solución arriba.

Conductimetros miden el nivel de sólidos disueltos para determinar la fuerza de una

solución.

Todos los medidores son duros, tamaño de bolsillo que se usan pilas incluidas para

poder. Se use directamente en la solución sin la necesidad sacar una muestra.

Pide información sobre modelos para uso en laboratorios y otros aplicaciones

profesionales.

CONSTANTE DE IONIZACION DE ÁCIDOS Y BASES



El equilibrio entre iones y moléculas puede estudiarse matemáticamente del mismo modoque un equilibrio en el que todas las especies son moléculas.La constante de equilibrio para una reacción de ionizacion se denomina constante deionizacion (Ki)

La excreción de la constante de ionizacion para el ácido acético se deduce a partir de laecuación−+

+→232232

O H C H O H HC

• PROPIEDADES ÁCIDAS Y BÁSICAS DE LAS SALES

Las disoluciones acuosas de las sales pueden presentar un comportamiento

ácido o básico debido a que los iones procedentes de su disociación puedenreaccionar con el agua intercambiando protones (reacciones de hidrólisis).Como consecuencia de estas reacciones, las disoluciones acuosas de las salespresentan diferentes propiedades ácido-base.

Sal de ácido fuerte y base débil:

Las disoluciones acuosas de sales que proceden de un ácido fuerte y una base débil tienenun pH ligeramente ácido. Por ejemplo, el NH4Cl (s) en agua, se disocia completamente en:

NH4Cl (s) = NH4

+

(ac) + Cl

-

(ac)El ion NH4+, ácido conjugado del NH3, sufre una hidrólisis. Como consecuencia de ésta se

obtiene H3O+, que confiere a la disolución un carácter ácido:

Como la concentración del H2O permanece prácticamente constante, la constante deequilibrio, K a o constante de hidrólisis, es:

Sal de ácido débil y base fuerte:

Las disoluciones acuosas de sales que proceden de un ácido débil y una base fuerte tienen pH básico. Por ejemplo, la disolución de acetato de sodio en agua, se disociacompletamente en:

CH3 - COONa (s) = Na+ (ac) + CH3 - COO- (ac)



El ion CH3-COO-, base conjugada del CH3-COOH, sufre una hidrólisis. Comoconsecuencia de ésta se obtiene CH3-COOH e iones OH-, que confiere a la disolución uncarácter básico:

Como la concentración del H2O permanece prácticamente constante, la constante deequilibrio, K b o constante de hidrólisis, es:

Sal de ácido y bases fuertes:

Las disoluciones acuosas de sales que proceden de un ácido fuerte y una base fuerte tienen pH neutro. Por ejemplo, la disolución de NaCl (s) en agua, se disocia completamente en:

NaCl (s) = Na+

(ac) + Cl-

(ac)Los iones Na+ y Cl- son, respectivamente, ácido y base conjugados de la basefuerte NaOH y el ácido fuerte HCl, por lo que en el agua tienen uncomportamiento neutro y no se hidrolizan.

Disoluciones amortiguadoras:

Se denomina disoluciones amortiguadoras o disoluciones tampón a aquellas que soncapaces de mantener constante el valor del pH, después de la adición de pequeñascantidades de ácido o de base.

Control del pH en una disolución amortiguadora.

Las disoluciones amortiguadoras más comunes son de dos tipos:• Disoluciones de un ácido débil y una sal de ácido débil con un catión neutro (por

ejemplo, una mezcla de CH3 ? COOH y CH3 ? COONa).• Disoluciones de una base débil y una sal de base débil con un anión neutro (por

ejemplo, una mezcla de NH3 y NH4Cl).



En el caso del ácido débil/sal de ácido débil, la capacidad amortiguadora se debe a que larelación [CH3 ? COOH] / [CH3 ? COO?] se mantiene aproximadamente constante. Si seañade un ácido fuerte, los iones H3O+ reaccionan con la base conjugada para formar elácido débil; si se adiciona una base fuerte, los iones OH ? reaccionan con el ácido débil paraformar su base conjugada, contrarrestando así la adición del ácido o de la base.La capacidad amortiguadora de una disolución tampón tiene un límite. La posibilidad demantener constante el pH viene determinada por las cantidades de los componentes de ladisolución. Para que una disolución amortiguadora sea efectiva, ambos componentes, ácidodébil y base conjugada (o, alternativamente, base débil y su ácido conjugado) deben estar en cantidades apreciables y en concentraciones similares.

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