Acidos y bases

Acidos
Tienen un sabor agrio. El vinagre debe su sabor al acido acético.
Las frutas cítricas contienen acido cítrico.
Reaccionan con ciertos metales para producir el gas de hidrógeno
Reaccionan con los carbonatos y bicarbonatos para producir el
gas dióxido de carbono.

Bases
Tienen un sabor amargo.
Sensación resbaladiza. Muchos jabones contienen bases
4.3


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

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

4.3


Un acido Brønsted es un donador de protón
Una base Brønsted es un aceptador de protón

base
base

acido

acido

base

acido

acido
conjugado

base
conjugada

15.1


Propiedades acido-base del agua
H+ (ac) + OH- (ac)

H2O (l)

autoionización del agua
H

O
H

+ H

[H

O
H

]

H

+ H

O

-

H
base

H2O + H2O
acido

O

+

acido
conjugado
H3O+ + OHbase
conjugada
15.2


El producto iónico del agua
H2O (l)

H+ (ac) + OH- (ac)

[H+][OH-]
Kc =
[H2O]

[H2O] =constante

Kc[H2O] = Kw = [H+][OH-]
La constante del producto iónico (Kw) es el producto de las
concentraciones molares de los iones H+ y OH- a una
temperatura particular.
La disolución es
[H+] = [OH-]
neutra
At250C
[H+] > [OH-]
acida
Kw = [H+][OH-] = 1.0 x 10-14
[H+] < [OH-]
basica
15.2

¿Cual es la concentración de los iones OH- en una
disolución HCl cuya concentración de ion hidrógeno 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 acidez
pH = -log [H+]

A 250C

La disolución es
neutra

[H+] = [OH-]

[H+] = 1 x 10-7

pH = 7

acida

[H+] > [OH-]

[H+] > 1 x 10-7

pH < 7

basica

[H+] < [OH-]

[H+] < 1 x 10-7

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 región
del noreste de Estados Unidos en un día particular fue
4.82. ¿Cual es la concentración del ion H+ del agua de
lluvia?
pH = -log [H+]
[H+] = 10-pH = 10-4.82 = 1.5 x 10-5 M
La concentración de iones OH- de una muestra de sangre
es 2.5 x 10-7 M. ¿Cual 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


Electrólito fuerte: 100% disociación
NaCl (s)

H2O

Na+ (ac) + Cl- (ac)

Electrólito débil: no se disocia por completo
CH3COOH

CH3COO- (ac) + H+ (ac)

Acidos fuertes son electrólitos fuertes
HCl (ac) + H2O (l)

H3O+ (ac) + Cl- (ac)

HNO3 (ac)+ H2O (l)

H3O+ (ac) + NO3- (ac)

HClO4 (ac) + H2O (l)

H3O+ (ac) + ClO4- (ac)

H2SO4 (ac) + H2O (l)

H3O+ (ac) + HSO4- (ac)
15.4

Acidos débiles son electrólitos débiles
H3O+ (ac) + F- (ac)

HF (ac) + H2O (l)
HNO2 (ac) + H2O (l)

H3O+ (ac) + NO2- (ac)

HSO4- (ac) + H2O (l)

H3O+ (ac) + SO42- (ac)

H2O (l) + H2O (l)

H3O+ (ac) + OH- (ac)

Bases fuertes son electrólitos fuertes
NaOH (s)
KOH (s)

H2O
H2O

Ba(OH)2 (s)

Na+ (ac) + OH- (ac)

K+ (ac) + OH- (ac)

H2O

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


Bases débiles son electrólitos débiles
F- (ac) + H2O (l)
NO2- (ac) + H2O (l)

OH- (ac) + HF (ac)
OH- (ac) + HNO2 (ac)

Pares conjugados acido-base:
•

La base conjugada de un acido fuerte no tiene la fuerza
medible.

•

H3O+ es el acido mas fuerte que puede existir en disolución
acuosa.

•

El ion OH- es la base mas fuerte que puede existir en
disolución acuosa.
15.4


15.4

Acido fuerte
Antes de la
Ionización

En el
equilibrio

Acido débil
Antes de la
Ionización

En el
equilibrio

15.4

¿Cual es el pH de una disolución 2 x 10-3 M HNO3?
HNO3 es un acido fuerte: 100% disociación .
Inicial 0.002 M
HNO3 (ac) + H2O (l)
0.0 M
Final

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
¿Cual es el pH de una disolución 1.8 x 10-2 M Ba(OH)2?Ba(OH)2 es un base fuerte: 100% disociación.
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 M

pH = 14.00 – pOH = 14.00 + log(0.036) = 12.56
15.4

Acidos débiles (HA) y su constante de ionización acida
HA (ac) + H2O (l)
HA (ac)

H3O+ (ac) + A- (ac)
H+ (ac) + A- (ac)

[H+][A-]
Ka =
[HA]
Ka es la constante de ionización acida

Ka

acido débil
fuerza

15.5


15.5

¿Cual es el pH de una disolución 0.5 M HF (a 250C)?
[H+][F-]
= 7.1 x 10-4
Ka =
HF (ac)
H+ (ac) + F- (ac)
[HF]
HF (ac)

H+ (ac) + F- (ac)

Inicial (M)

0.50

0.00

0.00

Cambio (M)

-x

+x

+x

0.50 - x

x

x

Equilibrio (M)

x2
= 7.1 x 10-4
Ka =
0.50 - x
Ka ≈

x2
= 7.1 x 10-4
0.50

[H+] = [F-] = 0.019 M
[HF] = 0.50 – x = 0.48 M

Ka HClO

Acido clórico (+5)

Acido perclórico (+7)
15.9


Propiedades acido-base de las sales
Disoluciones neutras:
Las sales que contienen un metal alcalino o un ion de
metal alcalinotérreo (excepto Be2+) y la base conjugada
de un acido fuerte (por ejemplo Cl-, Br-, y NO3-).
NaCl (s

H2O

Na+ (ac) + Cl- (ac)

Disoluciones basicas:
Las sales derivadas de una base fuerte y un acido
débil.
HO
NaCH3COOH (s) 2 Na+ (ac) + CH3COO- (ac)
CH3COO- (ac) + H2O (l)

CH3COOH (ac) + OH- (ac)

15.10


Propiedades acido-base de las sales
Disolucionesacidas:
Las sales derivadas de un acido fuerte y una base débil
NH4Cl (s)
NH4+ (ac)

H2O

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

Las sales pequeñas, con cationes metalicos con cargas
mas altas (por ejemplo Al3+, Cr3+ y Be2+) y la base
conjugada de un acido fuerte.
Al(H2O)3+(ac)
6

Al(OH)(H2O)2+(ac) + H+ (ac)
5

15.10


Hidrólisis acida del Al3+

15.10


Propiedades acido-base de las sales
disoluciones en que el catión y el anión se hidrolizan:
•

Kb para el anión > Ka para el catión, la disolución sera
basica

•

Kb para el anión < Ka para el catión, la disolución sera acida

•

Kb para el anión ≈ Ka para el catión, la disolución sera
neutra

15.10

Óxidos de los elementos representativos
en su estado de oxidación mas alto
Óxido basico
Óxido acido
Óxido anfótero

15.11


Definición de un acido
Un acido Arrhenius es una sustancia que produce H+ (H3O+)
en agua
Un acido Brønsted es un donador de protón

••

Un acido 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
••
••
acido base

H+ +
acido

••

H
N H

H
base

H

+
H N H
H
15.12

Acidos y bases de Lewis

F B

+

••

H

F

N H

F

H

acido

F
F B
F

H
N H
H

base

¡No dona o acepta protones!

15.12