Objetivos de aprendizaje
- Definir un ácido y una base fuertes y débiles.
- Reconocer un ácido o una base como fuerte o débil.
- Determinar si una sal produce una disolución ácida o básica.
Salvo por sus nombres y fórmulas, hasta ahora hemos tratado a todos los ácidos como iguales, especialmente en una reacción química. Sin embargo, los ácidos pueden ser muy diferentes en un aspecto muy importante. Consideremos el HCl(aq). Cuando el HCl se disuelve en H2O, se disocia completamente en iones H+(aq) y Cl-(aq); todas las moléculas de HCl se convierten en iones:
HCl → H+(aq) + Cl-(aq) (100%)
Cualquier ácido que se disocia al 100% en iones se llama ácido fuerte. Si no se disocia al 100%, es un ácido débil. El HC2H3O2 es un ejemplo de ácido débil:
HC2H3O2→ H+(aq) + C2H3O2-(aq) (~5%)
Debido a que esta reacción no se completa al 100%, es más apropiado escribirla como un equilibrio:
HC2H3O2 ⇄ H+(aq) + C2H3O2-(aq)
Como resulta, hay muy pocos ácidos fuertes, que se dan en la Tabla 12.2 «Ácidos y bases fuertes». Si un ácido no aparece aquí, es un ácido débil. Puede estar ionizado al 1% o al 99%, pero sigue estando clasificado como un ácido débil.
La cuestión es similar con las bases: una base fuerte es una base que está ionizada al 100% en solución. Si está menos del 100% ionizada en solución, es una base débil. Hay muy pocas bases fuertes (véase la tabla 12.2 «Ácidos y bases fuertes»); cualquier base que no esté en la lista es una base débil. Todas las bases fuertes son compuestos OH-. Así que una base basada en algún otro mecanismo, como el NH3 (que no contiene iones OH- como parte de su fórmula), será una base débil.
Tabla 12.2 Ácidos y bases fuertes
| Ácidos | Bases | ||
|---|---|---|---|
| HCl | LiOH | ||
| HBr | NaOH | KOH | RbOH |
| H2SO4 | CsOH | HClO3 | Mg(OH)2 |
| HClO4 | Ca(OH)2 | ||
| Sr(OH)2 | Ba(OH)2 | ||
Ejemplo 6
Identifica cada ácido o base como fuerte o débil.
- HCl
- Mg(OH)2
- C5H5N
Solución
- Debido a que el HCl aparece en la tabla 12.2 «Ácidos y bases fuertes», es un ácido fuerte.
- Debido a que el Mg(OH)2 aparece en la tabla 12.2 «Ácidos y Bases Fuertes», es una base fuerte.
- El nitrógeno de C5H5N actuaría como aceptor de protones y, por tanto, puede considerarse una base, pero como no contiene un compuesto OH, no puede considerarse una base fuerte; es una base débil.
Ponte a prueba
Identifica cada ácido o base como fuerte o débil.
- RbOH
- HNO2
- Base fuerte
- Ácido débil
Respuestas
Ejemplo. 7
Escribe la ecuación química balanceada para la disociación del Ca(OH)2 e indica si procede al 100% a productos o no.
Solución
Se trata de un compuesto iónico de iones Ca2+ e iones OH-. Cuando un compuesto iónico se disuelve, se separa en sus iones constituyentes:
Ca(OH)2 → Ca2+(aq) + 2OH-(aq)
Debido a que el Ca(OH)2 aparece en la tabla 12.2 «Ácidos y bases fuertes», esta reacción procede al 100% a productos.
Ponte a prueba
Escribe la ecuación química balanceada para la disociación del ácido hidrazoico (HN3) e indica si procede al 100% a productos o no.
Respuesta
La reacción es la siguiente:
HN3 → H+(aq) + N3-(aq)
No procede al 100% a productos porque el ácido hidrazoico no es un ácido fuerte.
Ciertas sales también afectarán a la acidez o basicidad de las soluciones acuosas porque algunos de los iones sufrirán hidrólisis, al igual que hace el NH3 para hacer una solución básica. La regla general es que las sales con iones que forman parte de ácidos o bases fuertes no se hidrolizan, mientras que las sales con iones que forman parte de ácidos o bases débiles se hidrolizan.
Considere el NaCl. Cuando se disuelve en una solución acuosa, se separa en iones Na+ e iones Cl-:
NaCl → Na+(aq) + Cl-(aq)
¿Se hidrolizará el ion Na+(aq)? Si lo hace, interactuará con el ion OH- para dar lugar a NaOH:
Na+(aq) + H2O → NaOH + H+(aq)
Sin embargo, el NaOH es una base fuerte, lo que significa que está 100% ionizado en solución:
NaOH → Na+(aq) + OH-(aq)
El ion OH-(aq) libre reacciona con el ion H+(aq) para rehacer una molécula de agua:
H+(aq) + OH-(aq) → H2O
¿El resultado neto? No hay ningún cambio, por lo que no hay ningún efecto en la acidez o basicidad de la solución por parte del ion Na+(aq). Qué pasa con el ion Cl-? ¿Se hidrolizará? Si lo hace, tomará un ion H+ de una molécula de agua:
Cl-(aq) + H2O → HCl + OH-
Sin embargo, el HCl es un ácido fuerte, lo que significa que está 100% ionizado en solución:
HCl → H+(aq) + Cl-(aq)
El ion H+(aq) libre reacciona con el ion OH-(aq) para rehacer una molécula de agua:
H+(aq) + OH-(aq) → H2O
¿El resultado neto? No hay ningún cambio, por lo que no hay ningún efecto en la acidez o basicidad de la solución por parte del ion Cl-(aq). Como ninguno de los dos iones del NaCl afecta a la acidez o basicidad de la solución, el NaCl es un ejemplo de sal neutra.
Las cosas cambian, sin embargo, cuando consideramos una sal como el NaC2H3O2. Ya sabemos que el ion Na+ no afectará a la acidez de la solución. ¿Qué pasa con el ion acetato? Si se hidroliza, tomará un H+ de una molécula de agua:
C2H3O2-(aq) + H2O → HC2H3O2 + OH-(aq)
¿Sucede esto? Sí, lo hace. ¿Por qué? Porque el HC2H3O2 es un ácido débil. Cualquier oportunidad que tenga un ácido débil de formarse, lo hará (lo mismo con una base débil). Como algunos iones C2H3O2- se hidrolizan con H2O para formar el ácido débil molecular, se producen iones OH-. Los iones OH- hacen que las soluciones sean básicas. Así, las soluciones de NaC2H3O2 son ligeramente básicas, por lo que dicha sal se llama sal básica.
También hay sales cuyas soluciones acuosas son ligeramente ácidas. El NH4Cl es un ejemplo. Cuando el NH4Cl se disuelve en H2O, se separa en iones NH4+ e iones Cl-. Ya hemos visto que el ion Cl- no se hidroliza. Sin embargo, el ion NH4+ sí lo hará:
NH4+(aq) + H2O → NH3(aq) + H3O+(aq)
Recordemos del apartado 12.1 «Ácidos y Bases de Arrhenius» que el ion H3O+ es el ion hidronio, la forma más adecuada químicamente de representar al ion H+. Esta es la clásica especie ácida en solución, por lo que una solución de iones NH4+(aq) es ligeramente ácida. El NH4Cl es un ejemplo de sal ácida. La molécula NH3 es una base débil, y se formará cuando pueda, al igual que un ácido débil se formará cuando pueda.
Así que hay dos reglas generales: (1) Si un ion deriva de un ácido o base fuerte, no afectará a la acidez de la solución. (2) Si un ion deriva de un ácido débil, hará que la solución sea básica; si un ion deriva de una base débil, hará que la solución sea ácida.
Ejemplo 8
Identifica cada sal como ácida, básica o neutra.
- KCl
- KNO2
- NH4Br
Solución
- Los iones del KCl proceden de un ácido fuerte (HCl) y de una base fuerte (KOH). Por lo tanto, ninguno de los dos iones afectará a la acidez de la solución, por lo que el KCl es una sal neutra.
- Aunque el ion K+ deriva de una base fuerte (KOH), el ion NO2- deriva de un ácido débil (HNO2). Por lo tanto, la solución será básica, y KNO2 es una sal básica.
- Aunque los iones Br- derivan de un ácido fuerte (HBr), el ion NH4+ deriva de una base débil (NH3), por lo que la solución será ácida, y NH4Br es una sal ácida.
Ponte a prueba
Identifica cada sal como ácida, básica o neutra.
- (C5H5NH)Cl
- Na2SO3
- ácido
- básico
Respuestas
Algunas sales están compuestas por iones que provienen tanto de ácidos débiles como de bases débiles. El efecto global en una solución acuosa depende de qué ion ejerce más influencia en la acidez global. No consideraremos tales sales aquí.
Claves para aprender
- Los ácidos y las bases fuertes están ionizados al 100% en solución acuosa.
- Los ácidos y las bases débiles están ionizados al menos al 100% en solución acuosa.
- Las sales de ácidos o bases débiles pueden afectar a la acidez o basicidad de sus soluciones acuosas.
Ejercicios
-
Diferencia entre un ácido fuerte y un ácido débil.
-
Diferencie entre una base fuerte y una base débil.
-
Identifique cada una de ellas como un ácido fuerte o un ácido débil. Suponga soluciones acuosas.
a) HF
b) HCl
c) HC2O4
4. Identifique cada uno como una base fuerte o una base débil. Suponga soluciones acuosas.
a) NaOH
b) Al(OH)3
c) C4H9NH2
5. Escribe una ecuación química para la ionización de cada ácido e indica si procede al 100% a productos o no.
a) HNO3
b) HNO2
c) HI3
6. Escribe una ecuación química para la ionización de cada base e indica si procede al 100% a productos o no.
a) NH3
b) (CH3)3N
c) Mg(OH)2
7. Escribe la ecuación química balanceada para la reacción de cada par de ácidos y bases.
a) HCl + C5H5N
b) H2C2O4 + NH3
c) HNO2 + C7H9N
8. Escriba la ecuación química equilibrada para la reacción de cada par de ácidos y bases.
a) H3C5H5O7 + Mg(OH)2
b) HC3H3O3 + (CH3)3N
c) HBr + Fe(OH)3
a) NaBr
b) Fe(NO3)2
c) Fe(NO3)3
10. Identifica cada sal como neutra, ácida o básica.
a) NH4I
b) C2H5NH3Cl
c) KI
11. Identifica cada sal como neutra, ácida o básica.
a) NaNO2
b) NaNO3
c) NH4NO3
a) KC2H3O2
b) KHSO4
c) KClO3
13. Escriba la reacción de hidrólisis que se produce, en su caso, cuando cada sal se disuelve en agua.
a) K2SO3
b) KI
c) NH4ClO3
14. Escriba la reacción de hidrólisis que se produce, si la hay, cuando cada sal se disuelve en agua.
a) NaNO3
b) CaC2O4
c) C5H5NHCl
15. Cuando el NH4NO2 se disuelve en H2O, ambos iones se hidrolizan. Escribe las ecuaciones químicas de ambas reacciones. ¿Puedes decir si la solución será ácida o básica en general?
16. Cuando el acetato de piridinio (C5H5NHC2H3O2) se disuelve en H2O, ambos iones se hidrolizan. Escribe las ecuaciones químicas para ambas reacciones. ¿Puedes decir si la solución será ácida o básica en general?
17. Un técnico de laboratorio mezcla una solución de 0,015 Mg(OH)2. La concentración de OH- resultante es mayor, igual o menor que 0,015 M? Explica tu respuesta.
18. Un técnico de laboratorio mezcla una solución de HNO3 0,55 M. La concentración de H+ resultante es mayor, igual o menor que 0,55 M? Explique su respuesta.
Un ácido fuerte está ionizado al 100% en solución acuosa, mientras que un ácido débil no está ionizado al 100%.
a) ácido débil
b) ácido fuerte
c) ácido débil
a) HNO3(aq) → H+(aq) + NO3-(aq); procede al 100%
b) HNO2(aq) → H+(aq) + NO2-(aq); no procede 100%
c) HI3(aq) → H+(aq) + I3-(aq); no procede al 100%
a) HCl + C5H5N → Cl- + C5H5NH+
b) H2C2O4 + 2NH3 → C2O42- + 2NH4+
c) HNO2 + C7H9N → NO2- + C7H9NH+11.
a) neutra
b) ácida
c) ácida
a) básica
b) neutra
c) ácida
a) SO32- + H2O → HSO3- + OH-
b) sin reacción
c) NH4+ + H2O → NH3 + H3O+17.
NH4+ + H2O → NH3 + H3O+; NO2- + H2O → HNO2 + OH-; no es posible determinar si la solución será ácida o básica.
Mayor que 0,015 M porque hay dos iones OH- por unidad de fórmula de Mg(OH)2
.
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