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Fuerza de ácidos y bases
Teoría
2020 · Extraordinaria · Reserva
B5
Examen

De los ácidos débiles, benzoico (CX6HX5COOH\ce{C6H5COOH}) y cianhídrico (HCN\ce{HCN}), el primero es más fuerte que el segundo.

a) Escriba sus reacciones de disociación en agua indicando cuáles son sus bases conjugadas.b) Razone cuál de las dos bases conjugadas es la más fuerte.c) A igual molaridad, justifique cuál es la disolución que tiene menor pH.
Ácidos débilesBases conjugadaspH
a) Escriba sus reacciones de disociación en agua indicando cuáles son sus bases conjugadas.

La reacción de disociación del ácido benzoico en agua es la siguiente:

CX6HX5COOH+HX2OCX6HX5COOX+HX3OX+\ce{C6H5COOH + H2O <=> C6H5COO- + H3O+}

Su base conjugada es el ion benzoato: CX6HX5COOX\ce{C6H5COO-}.La reacción de disociación del ácido cianhídrico en agua es la siguiente:

HCN+HX2OCNX+HX3OX+\ce{HCN + H2O <=> CN- + H3O+}

Su base conjugada es el ion cianuro: CNX\ce{CN-}.

b) Razone cuál de las dos bases conjugadas es la más fuerte.

La fortaleza de un ácido y la de su base conjugada están relacionadas a través del producto iónico del agua (Kw=1014K_w = 10^{-14} a 25C25 ^\circ \text{C}) mediante la expresión Kw=KaKbK_w = K_a \cdot K_b. Dado que el producto de ambas constantes es constante, existe una relación de proporcionalidad inversa: a mayor valor de KaK_a (ácido más fuerte), menor será el valor de KbK_b (base conjugada más débil). Puesto que el enunciado indica que el ácido benzoico es más fuerte que el ácido cianhídrico (Ka(CX6HX5COOH)>Ka(HCN)K_a(\ce{C6H5COOH}) > K_a(\ce{HCN})), se deduce que la base conjugada del ácido cianhídrico, el ion cianuro (CNX\ce{CN-}), es más fuerte que la base conjugada del ácido benzoico, el ion benzoato (CX6HX5COOX\ce{C6H5COO-}).

c) A igual molaridad, justifique cuál es la disolución que tiene menor pH.

El pH se define como log[HX3OX+]-\log[\ce{H3O+}], por lo que el menor pH corresponderá a la disolución que presente una mayor concentración de protones en el equilibrio. Para un ácido débil de concentración inicial cc, la concentración de protones se puede aproximar como [HX3OX+]Kac[\ce{H3O+}] \approx \sqrt{K_a \cdot c}. A igualdad de concentración molar (cc), la concentración de iones oxonio es directamente proporcional a la raíz cuadrada de la constante de acidez. Como el ácido benzoico es más fuerte y posee una KaK_a mayor que la del ácido cianhídrico, su disociación producirá una mayor concentración de HX3OX+\ce{H3O+}. Por tanto, la disolución de ácido benzoico será la que presente un menor valor de pH.