Equilibrio Iónico. Ejercicios Resueltos

Las bases y ácidos fuertes son aquellos que al disolverse en agua se disocian en su totalidad, por ejemplo tenemos las bases hidróxido de sodio (NaOH) y el hidróxido de potasio (KOH). Los ácidos fuertes más conocidos, tenemos el ácido fluorhídrico (HF), el ácido nítrico (HNO₃) y el ácido clorhídrico (HCl).

Por ejemplo, tenemos la disociación del ácido clorhídrico y del hidróxido de potasio. La concentración de los iones originados durante la disociación pertenece a la concentración inicial del soluto, debido a que todas las moléculas pasaron a la forma iónica.

HCl → H⁺ + Cl^–

KOH → OH^– + K⁺

Si se colocaron 0,5 mol de ácido o de la base, instantes después los tendremos en forma iónica. Habrá cero moléculas y 0,5 mol de cada uno de los iones.

Existen algunas sustancias químicas que presentan disociación incompleta, ya que poseen una acidez y basicidad bastante débil, por lo tanto, los iones y moléculas se mantienen en equilibrio, sin disociar.

En conclusión, se puede definir al equilibrio iónico, como el estado en el cual coexisten moléculas y sus iones y puede ser aplicada la ley de equilibrio químico:

Base débil: NH₃ (amoniaco)

NH₃ + H₂O ↔ NH₄⁺ + OH^–

Ácido débil: CH₃COOH (ácido acético)

 CH₃COOH + H₂O ↔ CH₃COO^– + H₃O⁺

El valor de la constante de disociación permite hacer una comparación de la fuerza ácida o básica de un compuesto. Mientras mayor sea esta constante, mayor grado de disociación y, por consiguiente, mayor carácter ácido o básico.

Debido a que los valores tan pequeños de la gran mayoría de las constantes, para facilitar la comparación, se utiliza el pKa y el pKb, que se definen como:

pKa = -log Ka

pKb= -log Kb

Por ejemplo, tenemos la disociación del ácido fórmico (HCOOH):

HCOOH + H₂O ↔ HCOO^– + H₃O⁺

Presenta un Ka= 1,8×10^-4 por lo tanto, sustituyendo en la fórmula, queda:

pKa = -log (1,8×10^-4)

pka= 3,75

EJERCICIO RESUELTO

• Se necesita saber las concentraciones en equilibrio de las especies químicas presentes en la disociación del ácido hipocloroso (HClO), conociendo que la constante Ka es 3,0×10^-8 y que se colocó 2 mol de HClO en un recipiente de 1 litro.

HClO + H₂O ↔ H₃O⁺ + ClO^–

1. Primero se debe plantear la expresión de la constante ácida:

2. Ahora se interpreta las variaciones de concentración de las diferentes especies químicas a lo largo del tiempo:

*X es la parte disociada

3. El último paso, es la sustitución en la expresión de la constante de las concentraciones, para hallar el valor de X.

*Debido a que el Ka del HClO presenta un valor bastante pequeño, se puede suponer que X posee un valor muy pequeño, y por lo tanto, se puede hacer la siguiente aproximación: 2-X=2.

(3,0×10^-8. 2) = X²

√6,0×10^-8 = X

X= 2,45 x10^-4

• Finalmente sustituimos el valor de X en cada una de las concentraciones de las especies:

[H₃O⁺] = X = 2,45 x10^-4 Molar

[ClO^–] = X = 2,45 x10^-4 Molar

[HClO] = 2-X = 2-2,45 x10^-4

[HClO] = 1,9997 ≈ 2 Molar

REFERENCIAS

• Rodríguez, María del Pilar. (2006). Química 1. (Segunda edición., pág.119). Fundación Editorial Salesiana.

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