T6: Equilibrios acido-base

Propiedades de las disoluciones y pH

Teoría

2023 · Ordinaria · Titular

B.3

Se preparan disoluciones acuosas de igual concentración de las especies: ácido nítrico, cloruro de potasio, cloruro de amonio e hidróxido de potasio. Responda razonadamente a las siguientes cuestiones:

a) ¿Qué disolución tiene mayor pH?b) ¿Qué disolución no cambia su pH al diluirla con agua?c) ¿Qué reacción se producirá al mezclar volúmenes iguales de las disoluciones de cloruro de amonio y de hidróxido de potasio?d) El pH de la disolución formada en el apartado c), ¿será ácido, básico o neutro?

Dato. $K_{a} (\ce{NH4+}) = 6,7 \times 10^{-10}$ .

Ácidos y basesHidrólisis

a) La disolución que tiene mayor pH es la de

\ce{KOH}

Para determinar el pH, analizamos la naturaleza de cada soluto en disolución acuosa:

\ce{HNO3 + H2O} -> \ce{NO3- + H3O+}

El ácido nítrico es un ácido fuerte que se disocia totalmente, generando una elevada concentración de protones, por lo que su $pH < 7$ .

\ce{KCl} -> \ce{K+ + Cl-}

El cloruro de potasio es una sal neutra. El ión $\ce{K+}$ (procedente de base fuerte $\ce{KOH}$ ) y el ión $\ce{Cl-}$ (procedente de ácido fuerte $\ce{HCl}$ ) no tienen tendencia a reaccionar con el agua (no sufren hidrólisis). Por tanto, el $pH = 7$ .

\ce{NH4Cl -> NH4+ + Cl-} \text{ ; } \ce{NH4+ + H2O} <=> \ce{NH3 + H3O+}

El cloruro de amonio es una sal de ácido fuerte y base débil. El catión amonio ( $\ce{NH4+}$ ) sufre hidrólisis ácida liberando iones $\ce{H3O+}$ , por lo que el $pH < 7$ .

\ce{KOH} -> \ce{K+ + OH-}

El hidróxido de potasio es una base fuerte que se disocia totalmente liberando iones $\ce{OH-}$ . Al ser la única especie de carácter básico fuerte, su disolución presentará el pH más alto ( $pH > 7$ ).

b) La disolución de

\ce{KCl}

es la que no cambia su pH al diluirla.

Al ser una sal neutra cuyos iones no presentan equilibrio de hidrólisis, su pH es igual al del agua pura ( $pH = 7$ a $25^\circ\text{C}$ ). La dilución modifica la concentración de los iones de la sal, pero no afecta al equilibrio de autoionización del agua, manteniendo la neutralidad.

c) Al mezclar volúmenes iguales de las disoluciones de

\ce{NH4Cl}

\ce{KOH}

, se produce una reacción de neutralización entre el ácido débil (

\ce{NH4+}

) y la base fuerte (

\ce{OH-}

\ce{NH4Cl + KOH} -> \ce{NH3 + H2O + KCl}

La ecuación iónica neta es:

\ce{NH4+ + OH-} -> \ce{NH3 + H2O}

d) El pH de la disolución formada será básico.

Como se mezclan volúmenes iguales de disoluciones con la misma concentración, los reactivos reaccionan en proporciones estequiométricas exactas, consumiéndose ambos por completo. En el medio quedan los productos: $\ce{KCl}$ (que es una sal neutra) y $\ce{NH3}$ (que es una base débil). El amoníaco presente establece el siguiente equilibrio en el agua:

\ce{NH3 + H2O} <=> \ce{NH4+ + OH-}

La generación de iones hidróxido ( $\ce{OH-}$ ) por la ionización de la base débil resultante hace que la disolución sea básica ( $pH > 7$ ).