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Fuerza de los ácidos

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Fuerza o debilidad de ácidos y bases

Diferentes ácidos con la misma molaridad producen en disolución acuosa distintas concentraciones de iones hidronios  H_3O^+ , y lo mismo puede decirse de las bases con respecto al ión hidróxido  OH^- . Es to es el grado de disociación (ionización) alcanza más o menos grado de extensión entre las distintos ácidos y bases.

Ácidos y bases fuertes

Los ácidos fuertes son aquellos que se encuentran totalmente ionizados (100%) en disolución acuosa:

  HA (aq) + H_2O(l) --> H_3O^+  + A^- (aq) 

En esto la concentración de iones hidronios  H_3O^+ y la concentración de  A^-  son iguales a la concentración inicial del ácido  AH .

Ejemplos de ácidos fuertes son los ácidos monopróticos (solo tienen un hidrógeno ionizable)

 HClO_4  ; el ácido clorhídrico ( HCl ) y  HNO_3

Por ejemplo un mol de ácido clorhídrico produce un mol de iones hidronio y una base fuerte es el hidróxido de potasio (sosa cáustica)  NaOH y hidróxido de potasio (potasa cáustica)  KOH . Estos compuestos de formula general  MOH son sólidos iónicos solubles en agua que existen en soluciones acuosas como cationes metálicos alcalinos ( M^+ ) y aniones  OH^- :

                     H_2O       100%
  MOH (s) --------> MOH (aq) -------> M^+ (aq) + OH^- (aq) 

Una disolución de 0.10 M de  NaOH contiene 0.10 M de iónes hidróxido  OH^-

Ácidos y bases débiles

Un ácido o una base débil no es la misma cosa que una solución de un ácido fuerte. Así, mientras que un ácido fuerte esta disociado (ionizado) al 100 % en solución acuosa, un ácido débil está disociado parcialmente. Al disolverse en agua se establece un equilibrio químico más o menos desplazado hacia la izquierda.

En términos generales:

 HA (aq) + H_2O(l) \rightleftharpoons H_3O^+ (aq) + A^- (aq)


Ejemplos:

Disociación de un ácido débil:

 HCN \rightleftharpoons  H_3O^+   + CN^-

Disociación de una base débil:

 NH_3 + H_2O \rightleftharpoons  NH_4^+  + OH^-

Un mol de ácido cianhídrico  NCN no produce un mol de iones hidronios, ni un mol de amoniaco ( NH_3 produce un mol de iones hidróxido, sino menos de un mol, cantidad que dependerá de los valores que tengan las correspondientes constantes de equilibrio.

Entre los ácido débiles inorgánicos podemos citar los ácidos: cianídrico, carbónico, sulfidrico y fluorhídrico. En esta clase de ácidos se incluyen también los ácidos orgánicos carboxílicos, como por ejemplo el ácido acético. Los ácidos carboxílicos ionizan el hidrógeno del grupo carboxilo:

 R-COOH \rightleftharpoons R-COO^- + H^+

La base débil más importante es el amoniaco.

Ácidos polipróticos

Son aquellos que poseen más de un hidrógeno ionizable. Los ácidos polipróticos se disocian en sucesivas etapas y cada etapa y cada disociación es caracterizada por su constante de disociación ácida. Por el ejemplo el ácido sulfúrico  H_2SO_4 es un ácido diprótico, que se comporta como fuerte en la primera disociación y débil en las segunda:

H_2SO_4  + H_2O ----> H_3O^+ HSO_4^-

 HSO_4^- + H_2O \rightleftharpoons  H_3O^+  + SO_4^{2-}

Debido a las fuerzas electrostáticas es más difícil liberar un protón cargado positivamente a partir de los iones como el  HSO_4^- que retine con más fuerza al protón que a partir de  H_2SO_4 , por ello los valores de las constantes de disociación de cada etapa de los ácidos polipróticos disminuyen típicamente por un valor de  10^4 a 10^6

Por ejemplo el ácido carbónico es un ácido diprótico sufre las siguientes reacciones de disociación:

 H_2CO_3 (aq) + H_2O (l) \rightleftharpoons H_3O^+ (aq) + HCO_3^- (aq)

Equilibrio que tiene una constante ácida de disociación  K_{a1} de  4.3 x 10^{-7}

 HCO_3^- (aq) + H_2O (l) \rightleftharpoons H_3O^+  +  CO_3^{2-}

Equilibrio que tiene una constante de disociación de  K_{a2} de  5.6 x 10^{-11}

   
 
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