REACCIONES DE TRANSFERENCIA DE PROTONES. ÁCIDOS Y

 REACCIONES DE TRANSFERENCIA DE PROTONES. ÁCIDOS Y BASES Un ácido es una sustancia capaz de ceder protones (H+) y una base es una sustancia capaz de captarlos. Una reacción ácido‐base es un intercambio de H+ entre dos sustancias TEORÍA DE ARRHENIUS ÁCIDO es toda sustancia que en disolución acuosa se disocia produciendo protones (H+) HA ↔ A‐ + H+ HCl ↔ Cl‐ + H+ BASE es toda sustancia que en disolución acuosa se disocia produciendo iones hidróxido (OH‐) BOH ↔ B+ + OH‐ NaOH ↔ Na+ + OH‐ Limitaciones de la teoría de Arrhenius La teoría de Arrhenius permitió interpretar correctamente el comportamiento de la mayoría de los ácidos y las bases en disolución acuosa, pero su propia formulación estaba restringida a disoluciones acuosas , y además presentaba dificultades para interpretar las propiedades de algunas bases que se comportaban como tal pero no tenían ningún OH‐ para ceder, como en caso del amoniaco (NH3) TEORÍA ÁCIDO‐BASE DE BRÖNSTED‐LOWRY En la teoría de Brönsted‐Lowry, los ácidos y las bases nunca actúan de forma aislada, sino en reacciones ácido‐base, en las que siempre hay un ácido que cede protones (H+) y una base que los capta sin hacer referencia al disolvente. ÁCIDO es toda sustancia capaz de ceder protones (H+) BASE es toda sustancia capaz de aceptar protones (H+) En la teoría de Brönsted‐Lowry tienen un papel muy importante los conceptos de base conjugada de un ácido y ácido conjugado de una base, también denominados pares ácido‐base conjugados.  Cuando un ácido cede un protón, se convierte en una especie (anión) capaz de aceptar un protón para regenerar el ácido, a esa especie se le llama base conjugada del ácido.  Cuando una base acepta un protón, se convierte en una especie capaz de ceder un protón para regenerar la base, a esa especie se le llama ácido conjugado de la base Ácido (I) + base (II) ↔ base conjugada de (I) + ácido conjugado de (II) ‐
HA + B ↔ A + BH+ ‐
HCl + H2O ↔ Cl + H3O+ H2O + NH3 ↔ OH‐ + NH4+ ‐
HNO3 + H2O ↔ NO3 + H3O+ HCO3‐ + H2O ↔ CO32‐ + H3O+ ‐
‐
H2O + HCO3 ↔ OH + H2CO3 CONCEPTO DE pH Se define pH como el logaritmo cambiado de signo de la concentración de iones hidronio (H3O+) pH = ‐ log [H3O+] CONCEPTO DE pOH Se define pOH como el logaritmo cambiado de signo de la concentración de iones hidroxilo (OH ‐) pOH = ‐ log [OH‐] RELACIÓN ENTRE pH y pOH pH + pOH = 14 ESCALA DE pH La escala pH está dividida en 14 unidades, del 0 (la acidez máxima) a 14 (nivel básico máximo). El número 7 representa el nivel medio de la escala, y corresponde al punto neutro. Los valores menores que 7 indican que la muestra es ácida. Los valores mayores que 7 indican que la muestra es básica. REACCIONES DE NEUTRALIZACIÓN A las reacciones entre un ácido y una base se las denomina reacciones de neutralización. ACIDO + BASE → SAL + AGUA Cuando finaliza la reacción entre un ácido y una base se cumple que: Nº moles ácido ∙ nº protones cedidos por ácido = nº moles base ∙ nº hidroxilos ganados base
EJERCICIOS DE REACCIONES DE TRANSFERENCIA DE PROTONES 1.- Justifique si las siguientes afirmaciones son correctas:
a) El ion HSO4- puede actuar como ácido según la teoría de Arrhenius.
b) El ion CO3 = es una base según la teoría de Brönsted y Lowry.
2.- Utilizando la teoría de Brönsted-Lowry, justifique el carácter ácido, básico o neutro de las disoluciones acuosas de las
siguientes especies:
a) CO32b) Cl
c) NH4+
3.- Complete los siguientes equilibrios ácido-base identificando, de forma razonada, los pares
conjugados:
a) --------- + H2O  CO3= + H3O+
b) NH4+ + OH  H2O + ----------c) F + H2O  OH + ---------4.- Complete los siguientes equilibrios ácido-base e identifique los pares conjugados, según la teoría de Brönsted-Lowry:
a) CO3= + H3O+ 
b) NH4+ + H2O 
c) NO2- + H2O 
5.- Complete las siguientes reacciones e indique, según la teoría de Brönsted-Lowry, las especies que actúan como ácido o
como base, así como sus correspondientes pares conjugados:
a) HCl + H2O 
b) NH3 + H2O 
c) NH4+ + H2O 
6.- Complete los siguientes equilibrios e identifique los pares ácido-base conjugados:
a) CO32- + H2O  ------- + ------b) NH4+ + OH  ------- + ------c) CN + -------  HCN + OH
7.- De las siguientes especies químicas: H3O+; HCO3; CO3=; H2O; NH3; NH4+, explique según la teoría de Brönsted-Lowry:
a) Cuáles pueden actuar sólo como ácido.
b) Cuáles sólo como base.
c) Cuáles como ácido y como base.
8.- Considere cuatro disoluciones A, B, C y D caracterizadas por:
A: [OH-] = 10-13; B: pH = 3; C: pH = 10; D: pOH = 5
a) Calcule la concentración de protones, [H3O+] en cada caso
b) Indique, razonadamente, cuáles son ácidas, básicas o neutras.
9- Calcule el pH de una disolución de HClO4 0’03 M y de una disolución 0’05 M de NaOH.
10.- Calcule el pH de las siguientes disoluciones acuosas:
a) 100 mL de HCl 0’2 M.
b) 100 mL de Ca(OH)2 0’25 M.
11.- a) Escriba la reacción de neutralización entre NaOH y HCl.
b) ¿Qué volumen de una disolución 0’2 M de NaOH se necesitará para neutralizar 50 mL de una disolución 0’1 M de HCl?
12.- a) Escriba la reacción de neutralización entre Ca(OH)2 y HCl.
b) ¿Qué volumen de una disolución 0’2 M de Ca(OH)2 se necesitará para neutralizar 50 mL de una disolución 0’1 M de HCl?
13.- El pH de un litro de una disolución acuosa de hidróxido de sodio es 13. Calcule los gramos de hidróxido sódico
utilizados para prepararla.
Masas atómicas: Na = 23; O = 16; H= 1.