Fuerza relativa de acidos y bases

En la acidez y la basicidad de las sustancias entran en juego diversos aspectos, algunos bastante complejos.

Veamos dos de ellos:

Aspecto estructural

Los compuestos que contienen uno o más grupos OH- en su molécula, tienen como fórmula general MOH. La fuerza vendrá dada por la polaridad del enlace O — H, en la que influye la electronegatividad del elemento M.

Cuando M posee una pequeña electronegatividad, como sucede con los metales, la disociación produce cationes M+ y aniones OH-, y la molécula actúa como una base:


Si M tiene una elevada electronegatividad, como sucede en los no metales, y, por tanto, una gran atracción por los electrones, no es posible la separación del oxígeno del no metal, y la molécula actúa como un ácido:


Los metales de electronegatividad intermedia pueden comportarse como ácidos y como bases; decimos que son anfóteros.

En un período, el carácter ácido aumenta a medida que lo hace la electronegatividad:


En un grupo, si consideramos el mismo estado de oxidación, el carácter ácido disminuye hacia abajo, ya que la electronegatividad también lo hace:


Para un mismo elemento, la acidez de los oxácidos aumenta al aumentar el contenido de oxígeno unido al átomo central:


Disociación de un compuesto cuando M es poco electronegativo:

Disociación de un compuesto cuando M es muy electronegativo:

Estructuras de los oxácidos del cloro:
Al incrementar el número de oxidación del cloro, aumenta la polaridad del enlace O-H, y, por tanto, la acidez crece.

En los hidrácidos, el aumento de la acidez, igual que en los compuestos oxigenados, depende de la electronegatividad, pues el átomo unido al hidrógeno atrae más fuertemente a los electrones del enlace:


 
En un grupo, la acidez crece al descender en él, ya que disminuye la energía del enlace H - M al ser el volumen de M cada vez mayor. El H+ se desprende con más facilidad conforme descendemos en el grupo, y este efecto predomina sobre la electronegatividad:


 
aumenta el volumen del átomo central, disminuye la fortaleza del enlace, aumenta la acidez.

Aspecto termodinàmico

La fortaleza de un ácido o de una base depende del grado en que se encuentre ionizado, y, por tanto, de la constante de ionización del ácido o de la base. De acuerdo con esto, los ácidos o las bases serán tanto más fuertes cuanto mayores sean los valores de las constantes de ionización.

a) Acidos y bases fuertes

Los ácidos y las bases fuertes son electrólitos fuertes, y se encuentran totalmente ionizados en disolución acuosa.

Consideremos un ácido fuerte, por ejemplo, el ácido clorhídrico, que se disocia según la reacción:


El HC1 es un ácido fuerte y tenderá a desprenderse del protón con gran facilidad; por el contrario, el ion Cl- es una base conjugada muy débil y no tenderá a captarlo; por tanto, la reacción está totalmente desplazada hacia la derecha. El valor de la constante de equilibrio es muy grande y puede considerarse que el equilibrio no existe.

Análogamente sucede con las bases fuertes, como el hidróxido de sodio:

El Na+ es un ácido conjugado muy débil y no tiende a captar el ion OH-, e igual que antes, la reacción está totalmente desplazada a la derecha y el valor de la constante de ionización es muy elevado.

El grado de disociación α, para ácidos y bases fuertes, es prácticamente igual a 1.






b) Ácidos y bases débiles

Los ácidos y las bases débiles son electrólitos débiles, y en sus disoluciones existirán moléculas disociadas y otras sin disociar.

Consideremos un ácido débil HA:


 
Cuanto más débil sea el ácido HA, más fuerte será su base conjugada A-, y el equilibrio se mantendrá más desplazado hacia la izquierda. El valor de Ka es pequeño:

Para una base débil tendremos un resultado análogo:
Cuanto más débil sea la base, menor será el valor de su constante de ionización.

Los ácidos polipróticos, como son: H2S04, H3P04, H2S, H2C03, etcétera, contienen más de un protón que pueden ceder en sucesivas disociaciones, de manera que cada una de ellas tendrá su constante correspondiente; estas constantes sucesivas disminuyen su valor de una a otra, y lo hacen en un factor del orden de 10-4 o 10-5. Así, el H2C03 presenta las siguientes etapas de disociación:


El grado de disociación α será menor que 1, y tanto más pequeño cuanto más débiles sean los ácidos o las bases.

En la tabla se dan los valores de algunas constantes para varios ácidos y bases:

Constantes de ionización de algunos ácidos y bases a 25 °C

Ácidos

Bases:


0 comentarios:

Publicar un comentario