cidos y basesCaptulo 15

cidosTienen un sabor agrio. El vinagre debe su sabor al cido actico. Las frutas ctricas contienen cido ctrico. Reaccionan con ciertos metales para producir el gas de hidrgeno Reaccionan con los carbonatos y bicarbonatos para producir el gas dixido de carbono.

BasesTienen un sabor amargo. Sensacin resbaladiza. Muchos jabones contienen bases4.3

Un cido Arrhenius es una sustancia que produce H+ (H3O+) en agua

Una base Arrhenius es una sustancia que produce OH- en agua

4.3

Un cido Brnsted es un donador de protn Una base Brnsted es un aceptador de protn

base base

cido cido

cido cido conjugado

base base conjugada

15.1

Propiedades cido-base del aguaH2O (l) H+ (ac) + OH- (ac)

autoionizacin del aguaH O H + H O H base H 2O + H 2O cido

[

+ + H H O H O

]

-

H cido conjugado H3O+ + OHbase conjugada15.2

El producto inico del aguaH2O (l) H+ (ac) + OH- (ac) [H+][OH-] Kc = [H2O] [H2O] =constante

Kc[H2O] = Kw = [H+][OH-] La constante del producto inico (Kw) es el producto de las concentraciones molares de los iones H+ y OH- a una temperatura particular. La disolucin es neutra [H+] = [OH-] At 250C [H+] > [OH-] cida -] = 1.0 x 10-14 Kw = [H+][OH bsica [H+] < [OH-]15.2

Cul es la concentracin de los iones OH- en una disolucin HCl cuya concentracin de ion hidrgeno es 1.3 M? Kw = [H+][OH-] = 1.0 x 10-14 [H+] = 1.3 M

Kw 1 x 10-14 = = 7.7 x 10-15 M [OH-] = [H+] 1.3

15.2

El pH: una medida de la acidezpH = -log [H+]

La disolucin es [H+] = [OH-] neutra cida bsica [H+] > [OH-] [H+] < [OH-]

A 250C [H+] = 1 x 10-7 [H+] > 1 x 10-7 [H+] < 1 x 10-7

pH = 7 pH < 7 pH > 7

pH

[H+]15.3

pOH = -log [OH-] [H+][OH-] = Kw = 1.0 x 10-14 -log [H+] log [OH-] = 14.00 pH + pOH = 14.00

15.3

El pH del agua de lluvia recolectada en una cierta regin del noreste de Estados Unidos en un da particular fue 4.82. Cul es la concentracin del ion H+ del agua de lluvia? pH = -log [H+] [H+] = 10-pH = 10-4.82 = 1.5 x 10-5 M La concentracin de iones OH- de una muestra de sangre es 2.5 x 10-7 M. Cul es el pH de la sangre? pH + pOH = 14.00 pOH = -log [OH-] = -log (2.5 x 10-7) = 6.60 pH = 14.00 pOH = 14.00 6.60 = 7.40

15.3

Electrlito fuerte: 100% disociacin NaCl (s)H2O

Na+ (ac) + Cl- (ac)

Electrlito dbil: no se disocia por completo CH3COOH CH3COO- (ac) + H+ (ac)

cidos fuertes son electrlitos fuertes HCl (ac) + H2O (l) HNO3 (ac) + H2O (l) HClO4 (ac) + H2O (l) H2SO4 (ac) + H2O (l) H3O+ (ac) + Cl- (ac) H3O+ (ac) + NO3- (ac) H3O+ (ac) + ClO4- (ac) H3O+ (ac) + HSO4- (ac)15.4

cidos dbiles son electrlitos dbiles HF (ac) + H2O (l) HNO2 (ac) + H2O (l) HSO4- (ac) + H2O (l) H2O (l) + H2O (l) H3O+ (ac) + F- (ac) H3O+ (ac) + NO2- (ac) H3O+ (ac) + SO42- (ac) H3O+ (ac) + OH- (ac)

ases fuertes son electrlitos fuertes NaOH (s) KOH (s)H2O H2O

Na+ (ac) + OH- (ac)

K+ (ac) + OH- (ac) Ba2+ (ac) + 2OH- (ac)15.4

Ba(OH)2 (s)

H2O

ases dbiles son electrlitos dbiles F- (ac) + H2O (l) NO2- (ac) + H2O (l) OH- (ac) + HF (ac) OH- (ac) + HNO2 (ac)

Pares conjugados cido-base: La base conjugada de un cido fuerte no tiene la fuerza medible. H3O+ es el cido ms fuerte que puede existir en disolucin acuosa. El ion OH- es la base ms fuerte que puede existir en disolucin acuosa.15.4

15.4

cido fuerteAntes de la Ionizacin En el equilibrio

cido dbilAntes de la Ionizacin En el equilibrio

15.4

Cul es el pH de una disolucin 2 x 10-3 M HNO3? HNO3 es un cido fuerte: 100% disociacin . Inicial 0.002 M HNO3 (ac) + H2O (l) Final 0.0 M 0.0 M 0.0 M H3O+ (ac) + NO3- (ac) 0.002 M 0.002 M

pH = -log [H+] = -log [H3O+] = -log(0.002) = 2.7 Cul es el pH de una disolucin 1.8 x 10-2 M Ba(OH)2? Ba(OH)2 es un base fuerte: 100% disociacin. Inicial 0.018 M Ba(OH)2 (s) 0.0 M Final 0.0 M 0.0 M Ba2+ (ac) + 2OH- (ac) 0.018 M 0.036 M15.4

pH = 14.00 pOH = 14.00 + log(0.036) = 12.56

cidos dbiles (HA) y su constante de ionizacin cidaHA (ac) + H2O (l) HA (ac) H3O+ (ac) + A- (ac) H+ (ac) + A- (ac) [H+][A-] Ka = [HA] Ka es la constante de ionizacin cida

Ka

cido dbil fuerza

15.5

15.5

Cul es el pH de una disolucin 0.5 M HF (a 250C)? [H+][F-] Ka = = 7.1 x 10-4 HF (ac) H+ (ac) + F- (ac) [HF] HF (ac) Inicial (M) Cambio (M) Equilibrio (M) 0.50 -x 0.50 - x H+ (ac) + F- (ac) 0.00 +x x Ka HClO

cido clrico (+5)

cido perclrico (+7) 15.9

Propiedades cido-base de las salesDisoluciones neutras: Las sales que contienen un metal alcalino o un ion de metal alcalinotrreo (excepto Be2+) y la base conjugada de un cido fuerte (por ejemplo Cl-, Br-, y NO3-). NaCl (s) Disoluciones bsicas: Las sales derivadas de una base fuerte y un cido dbil. H2O NaCH3COOH (s) Na+ (ac) + CH3COO- (ac) CH3COO- (ac) + H2O (l) CH3COOH (ac) + OH- (ac)15.10 H2O

Na+ (ac) + Cl- (ac)

Propiedades cido-base de las salesDisoluciones cidas: Las sales derivadas de un cido fuerte y una base dbil NH4Cl (s) NH4+ (ac)H2O

NH4+ (ac) + Cl- (ac) NH3 (ac) + H+ (ac)

Las sales pequeas, con cationes metlicos con cargas ms altas (por ejemplo Al3+, Cr3+ y Be2+) y la base conjugada de un cido fuerte. Al(H2O)3+(ac) 62+ Al(OH)(H2O)5 (ac) + H+ (ac)

15.10

Hidrlisis cida del Al3+

15.10

Propiedades cido-base de las salesdisoluciones en que el catin y el anin se hidrolizan: Kb para el anin > Ka para el catin, la disolucin ser bsica Kb para el anin < Ka para el catin, la disolucin ser cida Kb para el anin } Ka para el catin, la disolucin ser neutra

15.10

xidos de los elementos representativos en su estado de oxidacin ms altoxido bsico xido cido xido anftero

15.11

Definicin de un cidoUn cido Arrhenius es una sustancia que produce H+ (H3O+) en agua Un cido Brnsted es un donador de protn Un cido Lewis es una sustancia que puede aceptar un par de electrones Una base Lewis es una susutancia que puede donar un par de electrones + + OHH H O H cido base H H+ + cido N H H base + H N H H15.12

H

cidos y bases de LewisF F B F cido + H N H H base F F B F H N H H

No dona o acepta protones!

15.12