Unidad 11 - Ácidos y bases

CBC / Química 05 / Unidad 11 / Ejercicio 11.22

11.22.

Se tienen soluciones acuosas a 25 ºC de igual ...

Respuesta Exapuni

Tal como vemos en el video de teoría Ácidos y Bases, para un ácido débil genérico (HA) en solución acuosa, la reacción ácido/base puede ser representada como:



La fuerza de estos ácidos puede medirse a través del valor de la constante de equilibrio:

Si planteamos la constante de equilibrio de la reacción tenemos que 
Ahora bien, como trabajamos con soluciones muy diluidas (tenemos poco soluto: ácido) y además el ácido débil HA se ioniza en pequeña proporción, hay pocas moléculas de agua que reaccionan. Es por esto que la concentración de agua permanece prácticamente constante. Si reescribimos la expresión obtendremos:

, y esto se conoce como 

 es la constante de acidez del ácido, y es una medida de la fuerza de ese ácido
Cuando mayor es , más fuerte será el ácido (será mayor la concentración de iones hidronio que produce en solución acuosa). 
Cuando menor es , más débil será el ácido (será menor la concentración de iones hidronio que produce en solución acuosa).

Por último nos falta definir , que es  .



Ahora sí, podemos pasar a resolver este ejercicio.

Nos piden ordenar en forma creciente de   y pH. Y nos aclaran que la concentración molar de los ácidos en solución acuosa es la misma. Lo primero que hacemos es mirar los datos que nos dan. Para los ácidos débiles b)   y c)  nos dan de dato  y  respectivamente, por lo que podríamos comparar sus constantes de acidez para obtener la respuesta.  Respecto al ácido en a) no nos dan ningún dato sobre  o , lo cual tiene todo el sentido ya que el ácido nítrico (es un ácido fuerte que se disocia completamente en solución.

Vamos a plantear las ecuaciones que representan la reacción en cada ácido simplemente para comprender mejor el ejercicio.

a)     ácido fuerte, se disocia totalmente

b)     ácido débil, se disocia parcialmente

c)     ácido débil, se disocia parcialmente

Las concentraciones molares de ácido en la solución son las mismas. La    y pH de la soluciones dependerán de la fuerza de cada ácido.

Sabemos que el ácido nítrico es el que producirá una mayor concentración de iones hidronio y que tendrá el menor pH (mayor acidez) que los otros ácidos ya que es un ácido fuerte que se disocia totalmente. Ahora hay que evaluar qué ocurre con los ácidos débiles. Para esto deberemos obtener el valor de  para el ácido c)  a partir del valor de dato :

, despejando  obtenemos que:




Entonces los valores de  de los ácidos débiles son:
 b)   presenta una  = 
 c)   presenta una  = 

Como     >    , esto quiere decir que el ácido  es más fuerte que el ácido . Por lo tanto el ácido   producirá una mayor concentración de iones hidronio en solución que el  , y en consecuencia el pH de la solución de   será menor que el de la solución de .

Resultado: 
Orden creciente de  :  c)     <     b)     <    a) 
Orden creciente de pH :   a)    <    b)     <    c)