Teorías ácido-base e hidrólisis

a) El $\text{NH}_4^+$ es un ácido; el $\text{S}^{2-}$, una base.

Ion amonio. Tiene cuatro hidrógenos y carga positiva, lo que favorece la cesión de un protón:$$\text{NH}_4^+ + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{NH}_3 + \text{H}_3\text{O}^+$$Actúa como ácido: es el ácido conjugado del amoniaco, y por eso las disoluciones de sales de amonio son ácidas.

Ion sulfuro. No tiene hidrógenos que ceder, pero sí una carga negativa doble que atrae protones:$$\text{S}^{2-} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{HS}^- + \text{OH}^-$$Actúa como base: es la base conjugada del ion hidrogenosulfuro.

b) Bases conjugadas.

La base conjugada de un ácido es lo que queda tras ceder un protón:$$\text{HCN} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{CN}^- + \text{H}_3\text{O}^+ \qquad\Longrightarrow\qquad \textbf{ion cianuro, } \text{CN}^-$$$$\text{C}_6\text{H}_5\text{COOH} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{C}_6\text{H}_5\text{COO}^- + \text{H}_3\text{O}^+ \qquad\Longrightarrow\qquad \textbf{ion benzoato, } \text{C}_6\text{H}_5\text{COO}^-$$Nótese que solo se cede el hidrógeno del grupo carboxilo: los cinco del anillo aromático no son ácidos.

c) Más fuerte es el ion cianuro, $\text{CN}^-$.

Aplicando la relación del par conjugado:$$K_b(\text{CN}^-) = \frac{10^{-14}}{4{,}9\cdot 10^{-10}} = 2{,}0\cdot 10^{-5}$$$$K_b(\text{C}_6\text{H}_5\text{COO}^-) = \frac{10^{-14}}{6{,}4\cdot 10^{-5}} = 1{,}6\cdot 10^{-10}$$$$K_b(\text{CN}^-) \; \ggg \; K_b(\text{benzoato})$$La interpretación es intuitiva: el $\text{HCN}$ retiene su protón con muchísima fuerza (es un ácido extremadamente débil), así que el $\text{CN}^-$ tiene gran avidez por recuperarlo y se hidroliza en mayor medida. El benzoico, en cambio, cede el protón con relativa facilidad, y su base conjugada apenas lo recupera.