21.13: Bases Fuertes y Débiles y Constante de Ionización de Bases

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Toda la compleja electrónica y aparatos de un transbordador espacial generan calor, al igual que los astronautas. Los transbordadores tienen una compleja disposición de sistemas para disipar ese calor hacia el espacio exterior. Uno de los componentes de este sistema es una serie de bobinas llenas de amoníaco que se encuentran en el exterior de la lanzadera. El amoníaco absorbe el calor y luego lo libera al espacio a medida que el gas circula a través de las bobinas. Este enfoque es económico y efectivo.

Bases Fuertes y Débiles y Constante de Ionización Base,\(K_\text{b}\)

Al igual que con los ácidos, las bases pueden ser fuertes o débiles, dependiendo de la extensión de su ionización. Una base fuerte es una base que se ioniza completamente en una solución acuosa. Las bases fuertes más comunes son los compuestos solubles de hidróxido metálico como el hidróxido de potasio. Algunos hidróxidos metálicos no son tan fuertes, simplemente porque no son tan solubles. El hidróxido de calcio es solo ligeramente soluble en agua, pero la porción que sí se disuelve también se disocia en iones.

Una base débil es una base que se ioniza solo ligeramente en una solución acuosa. Recordemos que una base puede definirse como una sustancia que acepta un ion hidrógeno de otra sustancia. Cuando una base débil como el amoníaco se disuelve en agua, acepta un\(\ce{H^+}\) ion del agua, formando el ion hidróxido y el ácido conjugado de la base, el ion amonio.

\[\ce{NH_3} \left( aq \right) + \ce{H_2O} \left( l \right) \rightleftharpoons \ce{NH_4^+} \left( aq \right) + \ce{OH^-} \left( aq \right)\nonumber \]

El equilibrio favorece mucho a los reactivos y el grado de ionización de la molécula de amoníaco es muy pequeño.

Se puede escribir una expresión de equilibrio para las reacciones de bases débiles con el agua. Debido a que la concentración de agua es extremadamente grande y prácticamente constante, el agua no está incluida en la expresión. Una constante de ionización de base\(\left( K_\text{b} \right)\) es la constante de equilibrio para la ionización de una base. Para el amoníaco, la expresión es:

\[K_\text{b} = \frac{\left[ \ce{NH_4^+} \right] \left[ \ce{OH^-} \right]}{\left[ \ce{NH_3} \right]}\nonumber \]

El valor numérico de\(K_\text{b}\) es un reflejo de la fuerza de la base. Las bases débiles con\(K_\text{b}\) valores relativamente altos son más fuertes que las bases con\(K_\text{b}\) valores relativamente bajos. La siguiente tabla es una lista de constantes de ionización de bases para varias bases débiles.

Tabla\(\PageIndex{1}\): Constantes de ionización de base a\(25^\text{o} \text{C}\)
Nombre de la Base	Ecuación de ionización	\(K_\text{b}\)
Metilamina	\(\ce{CH_3NH_2} + \ce{H_2O} \rightleftharpoons \ce{CH_3NH_3^+} + \ce{OH^-}\)	\ (K_\ text {b}\)” style="vertical-align:middle; ">\(5.6 \times 10^{-4}\)
Amoníaco	\(\ce{NH_3} + \ce{H_2O} \rightleftharpoons \ce{NH_4^+} + \ce{OH^-}\)	\ (K_\ text {b}\)” style="vertical-align:middle; ">\(1.8 \times 10^{-5}\)
Piridina	\(\ce{C_5H_5N} + \ce{H_2O} \rightleftharpoons \ce{C_5H_5NH^+} + \ce{OH^-}\)	\ (K_\ text {b}\)” style="vertical-align:middle; ">\(1.7 \times 10^{-9}\)
Ion Acetato	\(\ce{CH_3COO^-} + \ce{H_2O} \rightleftharpoons \ce{CH_3COOH} + \ce{OH^-}\)	\ (K_\ text {b}\)” style="vertical-align:middle; ">\(5.6 \times 10^{-10}\)
Ión Fluoruro	\(\ce{F^-} + \ce{H_2O} \rightleftharpoons \ce{HF} + \ce{OH^-}\)	\ (K_\ text {b}\)” style="vertical-align:middle; ">\(1.4 \times 10^{-11}\)
Urea	\(\ce{H_2NCONH_2} + \ce{H_2O} \rightleftharpoons \ce{H_2NCONH_3^+} + \ce{OH^-}\)	\ (K_\ text {b}\)” style="vertical-align:middle; ">\(1.5 \times 10^{-14}\)

Observe que la base conjugada de un ácido débil también es una base fuerte. Por ejemplo, el ion acetato tiene una pequeña tendencia a aceptar un ion hidrógeno del agua para formar ácido acético y el ion hidróxido.

Resumen

Una base fuerte es una base que se ioniza completamente en una solución acuosa.
Una base débil es una base que se ioniza solo ligeramente en una solución acuosa.
Una constante de ionización de base\(\left( K_\text{b} \right)\) es la constante de equilibrio para la ionización de una base.
La base conjugada de un ácido débil también es una base fuerte.