12.5: Ácidos y Bases Fuertes y Débiles y sus Sales

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Objetivos de aprendizaje

Definir un ácido y una base fuertes y débiles.
Reconocer un ácido o una base como fuerte o débil.
Determinar si una sal produce una solución ácida o básica.

Excepto por sus nombres y fórmulas, hasta el momento hemos tratado a todos los ácidos como iguales, especialmente en una reacción química. Sin embargo, los ácidos pueden ser muy diferentes de una manera muy importante. Considerar\(\ce{HCl(aq)}\). Cuando\(\ce{HCl}\) se disuelve en\(\ce{H2O}\), se disocia completamente en\(\ce{H^{+}(aq)}\) e\(\ce{Cl^{−}(aq)}\) iones; todas las\(\ce{HCl}\) moléculas se convierten en iones:

\[\ce{HCl\overset{100\%}{\rightarrow}H^{+}(aq)+Cl^{-}(aq)}\nonumber \]

Cualquier ácido que se disocie al 100% en iones se llama ácido fuerte. Si no se disocia al 100%, es un ácido débil. El ácido acético (\(\ce{HC2H3O2}\)) es un ejemplo de un ácido débil:

\[\ce{HC2H3O2 \overset{\sim 5\%}{\longrightarrow} H^{+}(aq) + C2H3O2^{-}(aq)} \nonumber \]

Debido a que esta reacción no va al 100% hasta su finalización, es más apropiado escribirla como una reacción reversible:

\[\ce{HC2H3O2 \rightleftharpoons H^{+}(aq) + C2H3O2^{-}(aq)} \nonumber \]

Al final resulta que hay muy pocos ácidos fuertes, los cuales se dan en la Tabla\(\PageIndex{1}\). Si un ácido no está listado aquí, es un ácido débil. Puede ser 1% ionizado o 99% ionizado, pero aún se clasifica como un ácido débil.

Tabla\(\PageIndex{1}\): Ácidos Fuertes y Bases
Ácidos	Bases
HCl	LiOh
HBr	NaOH
HOLA	KOH
HNO ₃	RBoH
H ₂ SO ₄	CSoH
HClO ₃	Mg (OH) ₂
HClO ₄	Ca (OH) ₂
	Sr (OH) ₂
	Ba (OH) ₂

El problema es similar con las bases: una base fuerte es una base que está 100% ionizada en solución. Si está menos del 100% ionizado en solución, es una base débil. Hay muy pocas bases fuertes (Cuadro\(\PageIndex{1}\)); cualquier base que no figure en la lista es una base débil. ^{Todas las bases fuertes son compuestos OH.} Entonces una base dependiente de algún otro mecanismo, como el NH ₃ (que no contiene iones OH ⁻ como parte de su fórmula), será una base débil.

Ejemplo\(\PageIndex{1}\)

Identificar cada ácido o base como fuerte o débil.

HCl
Mg (OH) ₂
C ₅ H ₅ N

Solución

Debido a que el HCl está listado en la Tabla\(\PageIndex{1}\), es un ácido fuerte.
Debido a que Mg (OH) ₂ aparece en la Tabla\(\PageIndex{1}\), es una base fuerte.
El nitrógeno en C ₅ H ₅ N actuaría como aceptor de protones y por lo tanto puede considerarse una base, pero debido a que no contiene un compuesto OH, no puede considerarse una base fuerte; es una base débil.

Ejercicio\(\PageIndex{1}\)

Identificar cada ácido o base como fuerte o débil.

RBoH
HNO ₂

Contestar a: base fuerte
Respuesta b: ácido débil

Ejemplo\(\PageIndex{2}\)

Escribe la ecuación química balanceada para la disociación de Ca (OH) ₂ e indica si procede 100% a productos o no.

Solución

Este es un compuesto iónico de iones Ca ² ⁺ y iones OH ⁻. Cuando un compuesto iónico se disuelve, se separa en sus iones constituyentes:

\[\ce{Ca(OH)2 → Ca^{2+}(aq) + 2OH^{-}(aq)} \nonumber \nonumber \]

Debido a que Ca (OH) ₂ está listado en la Tabla\(\PageIndex{1}\), esta reacción procede 100% a los productos.

Ejercicio\(\PageIndex{2}\)

Escribir la ecuación química equilibrada para la disociación del ácido hidrazoico (HN ₃) e indicar si procede 100% a productos o no.

Contestar

La reacción es la siguiente:

\[\ce{HN3 → H+(aq) + N3^{-}(aq)} \nonumber \nonumber \]

No procede al 100% a los productos porque el ácido hidrazoico no es un ácido fuerte.

Ciertas sales también afectarán la acidez o basicidad de las soluciones acuosas debido a que algunos de los iones sufrirán hidrólisis, al igual que lo hace NH ₃, para hacer una solución básica. La regla general es que las sales con iones que forman parte de ácidos o bases fuertes no se hidrolizarán, mientras que las sales con iones que forman parte de ácidos o bases débiles se hidrolizarán.

Considera NaCl. Cuando se disuelve en una solución acuosa, se separa en iones Na ⁺ e iones Cl ⁻:

\[\ce{NaCl → Na+(aq) + Cl^{−}(aq)}\nonumber \]

¿Se hidrolizará el ion Na ⁺ (aq)? Si lo hace, interactuará con el ion OH ⁻ para hacer NaOH:

\[\ce{Na+(aq) + H2O → NaOH + H+(aq)}\nonumber \]

Sin embargo, el NaOH es una base fuerte, lo que significa que está 100% ionizado en solución:

\[\ce{NaOH → Na^+(aq) + OH^{−}(aq)}\nonumber \]

El ion OH ^- (ac) libre reacciona con el ion H ⁺ (ac) para rehacer una molécula de agua:

\[\ce{H+(aq) + OH^{−}(aq) → H2O}\nonumber \]

¿El resultado neto? No hay cambio, por lo que no hay efecto sobre la acidez o basicidad de la solución a partir del ion Na ⁺ (aq). ¿Qué pasa con el ion Cl ⁻? ¿Se hidrolizará? Si lo hace, tomará un ion H ⁺ de una molécula de agua:

\[\ce{Cl^{−}(aq) + H2O → HCl + OH^{−}}\nonumber \]

Sin embargo, el HCl es un ácido fuerte, lo que significa que está 100% ionizado en solución:

\[\ce{HCl → H+(aq) + Cl^{−}(aq)}\nonumber \]

El ion H ⁺ (ac) libre reacciona con el ion OH ⁻ (ac) para rehacer una molécula de agua:

\[\ce{H+(aq) + OH^{−}(aq) → H2O}\nonumber \]

¿El resultado neto? No hay cambio, por lo que no hay efecto sobre la acidez o basicidad de la solución a partir del ion Cl ⁻ (aq). Debido a que ninguno de los iones en NaCl afecta la acidez o basicidad de la solución, el NaCl es un ejemplo de una sal neutra. Una sal neutra es cualquier compuesto iónico que no afecte la acidez o basicidad de su solución acuosa.

Las cosas cambian, sin embargo, cuando consideramos una sal como NaC ₂ H ₃ O ₂. Ya sabemos que el ion Na ⁺ no afectará la acidez de la solución. ¿Qué pasa con el ion acetato? Si se hidroliza, tomará un H ⁺ de una molécula de agua:

\[\ce{C2H3O2^{−}(aq) + H2O \rightleftharpoons HC2H3O2 + OH−(aq)}\nonumber \]

¿Esto sucede? Sí, lo hace. ¿Por qué? Porque HC ₂ H ₃ O ₂ es un ácido débil. Cualquier posibilidad de que se forme un ácido débil, lo hará (lo mismo con una base débil). Como algunos iones C ₂ H ₃ O ₂ ⁻ se hidrolizan con H ₂ O para producir el ácido molecular débil, se producen iones OH ⁻. Los iones OH ⁻ hacen que las soluciones sean básicas. Por lo tanto, las soluciones de NaC ₂ _{H ₃ O 2} son ligeramente básicas, por lo que dicha sal se denomina sal básica.

También hay sales cuyas soluciones acuosas son ligeramente ácidas. NH ₄ Cl es un ejemplo. Cuando NH ₄ Cl se disuelve en H ₂ O, se separa en iones NH ₄ ⁺ y Cl ⁻ iones. Ya hemos visto que el ion Cl ⁻ no se hidroliza. Sin embargo, el ion NH ₄ ⁺:

\[\ce{NH4+(aq) + H2O \rightleftharpoons NH3(aq) + H3O+(aq)}\nonumber \]

Recordemos de la Sección 12.2, que el ion H ₃ O ⁺ es el ion hidronio, la forma más químicamente apropiada de representar el ion H ⁺. Esta es la especie ácida clásica en solución, por lo que una solución de iones NH ₄ ⁺ (aq) es ligeramente ácida. NH ₄ Cl es un ejemplo de una sal ácida. La molécula NH ₃ es una base débil, y se formará cuando pueda, al igual que se formará un ácido débil cuando pueda.

Entonces hay dos reglas generales:

Si un ion deriva de un ácido o base fuerte, no afectará la acidez de la solución.
Si un ion deriva de un ácido débil, hará que la solución sea básica; si un ion deriva de una base débil, hará que la solución sea ácida.

Ejemplo\(\PageIndex{3}\)

Identificar cada sal como ácida, básica o neutra.

KCl
KNO ₂
NH ₄ Br

Solución

Los iones de KCl derivan de un ácido fuerte (HCl) y una base fuerte (KOH). Por lo tanto, ninguno de los iones afectará la acidez de la solución, por lo que el KCl es una sal neutra.
Aunque el ion K ⁺ deriva de una base fuerte (KOH), el ion NO ₂ ⁻ deriva de un ácido débil (HNO ₂). Por lo tanto la solución será básica, y el KNO ₂ es una sal básica.
Aunque los iones Br ⁻ derivan de un ácido fuerte (HBr), el ion NH ₄ ⁺ deriva de una base débil (NH ₃), por lo que la solución será ácida, y NH ₄ Br es una sal ácida.

Ejercicio\(\PageIndex{3}\)

Identificar cada sal como ácida, básica o neutra.

(C ₅ H ₅ NH) Cl
Na ₂ SO ₃

Contestar a: ácido
Respuesta b: básico

Algunas sales están compuestas por iones que provienen tanto de ácidos débiles como de bases débiles. El efecto general sobre una solución acuosa depende de qué ion ejerce más influencia sobre la acidez general. No vamos a considerar este tipo de sales aquí.

Resumen

Los ácidos y bases fuertes están 100% ionizados en solución acuosa.
Los ácidos y bases débiles son menos del 100% ionizados en solución acuosa.
Las sales de ácidos o bases débiles pueden afectar la acidez o basicidad de sus soluciones acuosas.