Unidad 11 - Ácidos y bases

CBC / Química 05 / Unidad 11 / Ejercicio 11.24

11.24.

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

Respuesta Exapuni


Este ejercicio es muy similar a un ejercicio anterior sobre ácidos débiles, sólo que en este trabajaremos con bases débiles.

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



La fuerza de estas bases 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: base) y además la base débil B 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 basicidad de la base, y es una medida de la fuerza de esa base
Cuando mayor es , más fuerte será la base (será mayor la concentración de iones hidróxido que produce en solución acuosa). 
Cuando menor es , más débil será la base (será menor la concentración de iones hidróxido que produce en solución acuosa).

Por último nos falta definir , que es  .



Ahora sí, podemos pasar a resolver este ejercicio.

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

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

a)    base débil, se disocia parcialmente

b)     base fuerte, se disocia totalmente

c)     base débil, se disocia parcialmente

Las concentraciones molares de base en la solución son las mismas (dato del enunciado). La  y pH de la soluciones dependerán de la fuerza de cada base.

Sabemos que el hidróxido de potasio es el que producirá una mayor concentración de iones hidróxido y que tendrá el mayor pH (menor acidez) que las otras bases ya que es una base fuerte que se disocia totalmente. 
Ahora hay que evaluar qué ocurre con las bases débiles  y . Para esto deberemos obtener el valor de  para la base c)  a partir del valor de dato :

, despejando  obtenemos que:





Entonces los valores de  de los ácidos débiles son:
a)   presenta una  =  (lo calculamos)
c)  presenta una  = (es un dato del enunciado)

Como    >   , esto quiere decir que la base  es más fuerte que la base  (  tiene un Kb que mayor que ). Por lo tanto la base   producirá una mayor concentración de iones hidróxido (  ) en solución que el .

Entonces ya sabemos que la solución de la base c) es la de menor 
, luego le sigue la solución de base a) y finalmente la solución de base b), la cual presenta la mayor concentración de iones hidróxido por ser una base fuerte.


Ahora pensemos qué ocurre con el pOH. Recuerden que en una solución cuanto mayor sea la  menor será el pOH ( y mayor será el pH). Por lo tanto el pOH de la solución de la base fuerte b) tendrá el menor pOH, seguida de la solución b) y finalmente la solución c) será la de mayor pOH.

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