Equilibrio iónico del agua, medida de la acidez, pH, pOH y pKw

El equilibrio iónico es un tipo particular de equilibrio químico, caracterizado por la existencia de especies químicas en satisfacción acuosa, las cuales generan iones

Las especies que generan en satisfacción cargas son denominadas electrolitos. Un electrolito es algún clase que facilita la conducción de la corriente eléctrica.

Basado en esto, se clasifica a los electrolitos basado en dos criterios:

• Comportamiento en solución: electrolitos ácidos, básicos, y neutros
• Capacidad conductora: electrolitos fuertes y débiles

Electrolitos según su fuerza

Cuando una sustancia se disuelve en agua la generación de electrolitos puede suceder de manera incompleta o completa.

Cuando la disociación sucede totalmente se habla de electrolito fuerte. Un electrolito fuerte es aquél cuya disociación es básicamente completa. Cuantitativamente comentando, un electrolito fuerte es aquel cuya recurrente de equilibrio tiende a infinito

Ejemplo: HCl + H2O --> H3O+ + Cl-

Donde:

Keq=[H3O+][Cl-]/[HCl]

En el tiempo de equilibrio [HCl] tiende a cero, por lo tanto Keq tiende a infinito

Cuando la disociación es menor al 100%, se habla de un electrolito débil. Los electrólitos débiles forman equilibrios reales

Ejemplo: HF + H2O --> H3O+ + F-

Donde: Keq=[H3O+][F-]/[HF]

Como la disociación no es completa, en el tiempo de equilibrio, [HF], [H3O+] y [F-] van a estar recurrente, por lo tanto nos encontramos en presencia de un equilibrio químico

Autoionización del Agua

Se ajusta a la propiedad química del agua donde ésta se autosepara en sus elementos iónicos.

El agua es un electrolito débil, por lo cual conduce la corriente eléctrica en una parte pequeñísima, gracias a que está poco disociada.

H2O + H2O = H3O+ + OH-

Al ser una oposición reversible, tenemos la posibilidad de expresarla en funcionalidad de una recurrente de equilibrio:

Keq= [H3O+][OH-]

Al ser el agua una clase pura, no se le considera en al expresión, por lo tanto, la recurrente de equilibrio del agua queda expresada en funcionalidad de la existencia de los dos iones formados

Por medio de procesos electroquímicos, se ha podido corroborar que la recurrente de equilibrio de esta relación tiene un valor de:

[H3O+] = [OH-] = 1*10-7

Kw=1*10-14

La que se conoce como: Recurrente de autoionización del agua

Constante de equilibrio para especies ácidas y básicas

Por convención, cuando se trabaja con una clase ácida, a la recurrente de equilibrio de esa clase se la denomina recurrente de acidez, y se destina Ka; y cuando se trabaja con una clase elemental, a la recurrente de equilibrio se la denomina recurrente de basicidad y se destina Kb.

Sin embargo, la estabilidad iónico es un tipo particular de equilibrio químico, por lo tanto, en el momento de llevar a cabo cálculos, se habla como tal.

Relación entre Ka y Kb

Por la teoría ácido-base de Brønsted-Lowry entendemos que hay pares conjugados ácido-base (un ácido crea una base conjugada y una base crea un ácido conjugado, cuyas fuerzas quedan ciertas por la fuerza opuesta del ácido/base que les dio origen).

Sea HA un ácido débil con Ka < 10-2

Entonces, la oposición queda cierta por:

HA + H2O = H30+ + A-

La expresión de la recurrente de acidez queda cierta por la siguiente expresión:

Ka= [H30+][A-]/[HA]

Expresando la oposición inversa:

A- + H30+ = HA + H2O

Como A- es una base, se puede expresar su recurrente de basicidad:

Kb= [HA]/[H30+][A-]

Lo que indicaría que Ka*Kb=1; pero esta relación es válida sólo para la oposición inversa de la oposición al principio planteada.

Si se quiere saber la recurrente de basicidad de la oposición directa que se ha planteado al principio, debemos tener en cuenta al agua.

Se conoce que Kw=[H3O+)[OH-]

Como la concentración de iones hidronio (H3O+) está cierta para la oposición por Ka, entonces:

Kw=Ka[OH-]

Y, de la misma manera, la concetración de iones hidróxilo (OH-), queda cierta por la recurrente de basicidad de la oposición directa:

Kw=Kakb

Se despeja Kb:

Kb=Kw/Ka

Para la oposición de bases en agua se cumplen las mismas condiciones, por ende:

Ka=Kw/Kb

Hidrólisis de Sales

Se define hidrólisis de una sal como el desarrollo en el cual los elementos iónicos de la sal diluida en agua tienen la capacidad de romper la molécula de agua, provocando la existencia de iones H3O+ y/o OH-

Como se relata previamente, por la teoría de Brønsted-Lowry, un ácido-base crea una base-ácido conjugada de fuerza inversa a la del ácido que le dio origen, esto es, un ácido-base fuerte va a proporcionar origen a una base-ácido débil y un ácido-base débil va a proporcionar origen a una base-ácido fuerte

Además además que una sal el producto de la oposición entre un ácido o base, entre otras cosas NaCl:

HCl + NaOH ->NaCl + H2O

Tanto HCl como NaOH son especies muy fuertes (Ka y Kb tienden a infinito respectivamente), por lo tanto sus pares base/ácido conjugados tiene permanentes de acidez/basicidad que tienden a cero.

Si disolvemos NaCl en agua, por caracteristicas de las sales, vamos a tener que:

NaClac -> Na+ + Cl-

Si hicieramos una medición de pH se esperaría que el pH de la satisfacción fuera neutro. La causa de esto reside en que, tanto Na+ como Cl- son los pares conjugados de HCl y NaOH, y son especies que no muestran valores de acidez/basicidad.

Otro caso: el NH4NO3 (Nitrato amónico)

NH4NO3 es producto de la siguiente reacción:

NH3+HNO3 -> NH4NO3

HNO3 es un ácido muy fuerte (Ka tiende a infinito), por lo tanto NO3- es una clase con Kb que tiende a cero.

NH3 es una báse débil (Kb=1,8*10-5), por lo tanto NH4+ es un ácido fuerte, con una Ka que se desprende de la relación:

Ka=Kw/Kb

Lo que otorga un valor aproximado de Ka=5,5*10-10

En este momento, si se disuelve NH4NO3 en agua:

NH4NO3 -> NO3- + NH4+

Como NH4+ es un ácido, va a generar hidrólisis en una molécula de agua, estableciendo un equilibrio:

NH4+ + H2O = NH3 + H3O+

Por estos antecedentes, es de aguardar que el pH de la satisfacción sea ácido.

La misma circunstancia es aplicable para sales simples.

En forma de resumen, tenemos la posibilidad de decir que para saber si una sal es ácida, elemental o neutra, es requisito llevar a cabo el estudio del origen de la sal, así, se va a poder adivinar de manera eficaz si va a ocurrir hidrólisis o no y el tipo de satisfacción (ácida o básica) que se formará como resultado de esto.

Si quieres conocer más artículos parecidos a Equilibrio iónico del agua, medida de la acidez, pH, pOH y pKw puedes visitar nuestra portada y ver lo más reciente.