Equilibrio ácido base: COMPORTAMIENTOS Y PREDICCIONES Química General.
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Equilibrio ácido base: COMPORTAMIENTOS Y
PREDICCIONES
Química General
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Relación entre fuerza y estructura
Hay que tener en cuenta tres factores
La fuerza de enlaceLa electronegatividad del elemento unido al
protónEl número de oxidación del átomo central
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Fuerza de enlace ácidos binarios: átomos del mismo grupo
Ácido Ka E disoc.
(kJ/mol)
________________________________ HF 7.2x10-4 562 HCl 1.0x10 6 431 HBr 1.0x109 366 HI 3.0x109 293_________________________________
• El ácido H-A será mas fuerte cuanto mas débil sea el enlace
• En un grupo, a mayor electronegatividad mayor fuerza de unión y menor fuerza del ácido
Para un mismo grupo• HI > HBr > HCl > HF• En la diapositiva que sigue
vemos ADEMÁS que A MAYOR TAMAÑO DE LA MOLÉCULA MAYOR ACIDEZ
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HF HCl HBr HI
H2O H2S H2Se H2Te
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Fuerza de enlace ácidos binarios: átomos del mismo período
• El ácido SERÁ más fuerte cuanto mayor sea la electronegatividad del central.
Para un mismo periodo• HF > H2O > H3N > H4C
• No se predicen como para un grupo ya que hay DIFERENTES ESTEQUIOMETRÍAS Y PRESENCIA DE PARES SOLITARIOS. EN GRAL. LA FUERZA ÁCIDA AUMENTA CON EL NÚMERO ATÓMICO CON LA MAYOR ELECTRONEGATIVIDAD
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Ka EN (electronegatividad)
pH
HF7.2 x 10-4 1.8 2.1
H2O 1.8 x 10-16 1.2 7
NH3 1.0 x 10-33 0.8 11.1
CH4 1.0 x 10-49 0.4 ---
Los hidrácidos del segundo período, se vuelven más ácidos en función de la diferencia de electronegatividad.
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Dual role of H2O, acid & base
Caption
Substances, like water, that can act as acids or bases are amphiprotic
Fuerza de los ácidos binarios
Estos ácidos, que tienen un solo hidrogeno y un no metal, aumenta su fuerza ácida hacia la derecha en el periodo y hacia abajo en el grupo. El mas fuerte como ácido es el HI
Aumento de la fuerza
ácida
Aumento de lafuerzaácida
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REGLAS DE PAULING PARA PREDECIR FUERZA DE ÁCIDOS
1.- A mayor número de oxígenos unidos al átomo central, mayor fuerza ácida
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REGLAS DE PAULING PARA PREDECIR REGLAS DE PAULING PARA PREDECIR FUERZA DE ÁCIDOSFUERZA DE ÁCIDOS
Los ácidos -tal como el H2SO4- se pueden escribir como SO2(OH)2
REGLA
La fuerza de los ácidos (valor de la primera constante) que tienen la formula general
XOn (HO)m se relaciona al valor de n:
a- si n=0, ácido muy débil Ej (HO)3B: H3O3B
b- si n=1, ácido débil Ej. NO(OH): HNO2
c- si n=2, ácido fuerte Ej. SO2(OH)2 : H2SO4
d- si n=3, ácido muy fuerte (HO)O3Cl: HO4Cl
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Fuerza de los oxoácidos
Para un mismo átomo central
A mayor número de átomos de oxígenos unidos al átomo central , mayor fuerza del ácido
_________________________________________________HOCl HOClO HOClO2 HOClO3
_________________________________________________
pKa 7.2 2.0 Fuerte Muy Fuerte
_________________________________________________
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A mayor número de oxígenos terminales (rojo) , mayor es la fuerza del oxácido.
Fuerza relativa de los oxácidos
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La carga de ácidos y bases
La carga de las moléculas o iones pueden influenciar la habilidad de actuar como ácido o base. Lo observamos en el pH de una solución 0,1M de
H3PO4 pH= 1,5
H2PO4- pH= 4,4
HPO42- pH= 9,3
PO43- pH= 12,0
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Otras consideraciones sobre predicción de comportamientos
• Fuerza de los ácidos ternarios con el mismo átomo central:A mayor número de oxidación, mayor acidez (LA UNIÓN X-O ES MÁS FUERTE QUE LA O-H). Ejs.
H2SO4 > H2SO3
HNO3 > HNO2
HClO4 > HClO3 > HClO2 > HOCl
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Otras consideraciones sobre predicción de comportamientos
Fuerza de los ácidos ternarios con diferentes átomos centrales
• Con igual número de oxidación del átomo central: es mayor la fuerza ácida al ser mayor la electronegatividad
• A MAYOR ELECTRONEGATIVIDAD, MAYOR ACIDEZ
• Cuanto más polar es el enlace, el H unido al O puede cederse más fácilmente al H2O
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Otras consideraciones sobre predicción de comportamientos
• EJEMPLOS:
• H2SO4 > H2SeO4
• HNO3 > H3PO4
• HClO4 > HBeO4
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Correlación entre la fuerza ácida y la electronegatividad
Ácido Estructura
Electronegatividad
del atomo X
Ácido hipocloroso,
Ácido hipobromoso,
Ácido hipoiodoso,
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Fuerza de los oxoácidos o ternarios
Cuando la identidad del átomo central en una serie de oxoácidos varia, manteniendo el número de oxígenos constante, observamos que cuanto más electronegativo sea el átomo central , más fuerte es el ácido.
___________________________________________
H3AsO4 H3PO4 HIO4 HClO4
Electronegatividad 2,0 2,1 2,5 3,0
pKa 2,30 2,12 1,64 Muy Fuerte______________________________________________________
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HOCl HOClO
HOClO2 HOClO3
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Reglas de Pauling para oxoácidosReglas de Pauling para oxoácidos
2. Las sucesivas constantes de ácidos polipróticos K1, K2, K3,….están en una relación 1: 10-5 : 10-10 … Ej: las constantes del ácido fosfórico Ka1= 7,5.10-3
Ka2= 6,2.10-8
Ka3= 4,2.10-13
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Ácido nítrico Ácido nitroso
Nitrógeno
N OOHNOH
O
O
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SOH
O
O
H
Ácido sulfuroso
S OOH
O
O
H
Ácido sulfúrico
Azufre
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P HOH
H
O
Ácido hipofosforoso
P O HOH
H
O
Ácido fosforoso
P O HOH
O
O
HÁcido fosfórico
Fósforo
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Fósforo ¡Cuidado con las estructuras!
H3PO3 TIENE UN HIDRÓGENO DIRECTAMENTE UNIDOS AL FÓSFORO QUE NO IONIZA
H3PO3 → HPO3-2 + 2H+
P O HOH
H
O
Ácido fosforoso
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P HOH
H
O
Ácido hipofosforoso
Fósforo ¡Cuidado con las estructuras!
H3PO2 TIENE DOS HIDRÓGENOS DIRECTAMENTE UNIDOS AL FÓSFORO QUE NO IONIZAN
H3PO2 → H2PO2- + H+
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Resumen
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Características de iones metálicos
•Todos los iones metálicos reaccionan con el agua•La reacción es mucho mayor para los cationes metálicos pequeños y de carga elevada como el Al+3, Cr +3, Fe +3, Bi +3 y Be +2
EN GENERAL “A MAYOR CARGA Y MENOR RADIO” (EL ION ES MÁS POLARIZANTE)
MAYOR PODER ÁCIDO
En general se desprecia la interacción de los iones de los metales alcalinos y de algunos de los alcalino-térreos
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Características de iones metálicos
Entre Be +2 y Ca+2 TOMANDO EN CUENTA LA RELACIÓN CARGA SOBRE RADIO, el Be+2 es más ácido ya que posee menor tamaño
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Carácter ácido del catión AlCarácter ácido del catión Al3+3+
Al(H2O)63+ + H2O Al(H2O)5(OH)2+ + H+
Ka = 1,3 x 10-5
LOS IONES DE LOS METALES SON ÁCIDOS DE LEWIS
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Hidrólisis de iones metálicos: Al+3
Al(H2O)63+ + H2O Al (OH)(H2O)5
2+ + H3O+
[ [Al (OH)(H2O)5]2+]. [ H3O+]Ka = ________________________ = 1.3 x 10-5
[Al(H2O)63+]
El pH será ácidoEl pH será ácido
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Carácter ácido del catión AlCarácter ácido del catión Al3+3+
Al3+ + H2O Al(OH)2+ + H+
Al(OH)2+ + H2O Al(OH)2+ + H+
Al(OH)2+ + H2O Al(OH)3 + H+
•Carácter ácido:
ANFOTERISMO
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Carácter básico del catión AlCarácter básico del catión Al3+3+
Al(OH)3 + OH- Al(OH)4-
•Carácter básico:
Al(OH)4- AlO2
- + 2 H2O aluminato (otra forma de escribirlo)
ANFOTERISMO
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ANFOTERISMO
•CAPACIDAD PARA REACCIONAR TANTO CON ÁCIDOS COMO CON BASES•Se da en metales de transición de electronegatividad intermedia
OTROS EJEMPLOS:Zn: Zn+2 / Zn(OH)2 / Zn(OH)4
-2 o ZnO2-2
Sn: Sn+2 / Sn(OH)2 / Sn(OH)4-2 o SnO2
-2
Sn: Sn+4 / Sn(OH)4 / Sn(OH)6-2 o SnO3
-2
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Ionización del [Al(H20)6]3+(aq) comportándose como un ácido
La transferencia de protones del ligando agua hacia las moléculas del solvente (agua) produce una aumento en la concentración de protones en la solución.
![Page 35: Equilibrio ácido base: COMPORTAMIENTOS Y PREDICCIONES Química General.](https://reader033.fdocuments.mx/reader033/viewer/2022061602/5665b4981a28abb57c927be7/html5/thumbnails/35.jpg)
Al(H2O)63++ H2O Al (OH)(H2O)5 2+ + H3O+
HidrólisisHidrólisis de iones metalicosde iones metalicos
Cationmetálico
Átomo de hidrógeno ácido
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Hidrólisis de iones metálicos: Fe+3
Fe(H2O)63+ + H2O [Fe (OH)(H2O)5]2+ + H3O+
rosado amarillo
[ [Fe (OH)(H2O)5]2+]. [ H3O+ ]Ka = ________________________
[Fe(H2O)63+]
El pH será ácidoEl pH será ácido
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La transferencia de protones del ligando agua hacia las moléculas del solvente (agua) produce una aumento en la concentración de protones en la solución.
Ionización del [Fe(H20)6]3+(aq) comportándose como un ácido
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pH de sales con iones de metales de transición
Determinacion del pH de una solucion 0,1M
de
FeCl3 pH =2
AlCl3 pH =3
Cu(NO3)2 pH =4
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Bibliografia
• Capítulo 14. Química. Atkins-Jones
• Capítulo 15. Química. R Chang
• Capítulo 15. Umland -Bellama
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PREDICCIONES DE PREDICCIONES DE COMPORTAMIENTOCOMPORTAMIENTO
TRATAMOS DE DESARROLAR CONCEPTOS QUE NOS AYUDEN A PREDECIR EL COMPORTAMIENTO DE LOS ÁCIDOS CLASIFICADOS EN DOS GRANDES GRUPOS: BINARIOS Y TERNARIOS (ESTOS ÚLTIMOS DEL TIPO HnXOm)
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