QuímicaFácilCuestión · 1,5 pts

Teorías ácido-base e hidrólisis

Andalucía · 2018 · Reserva 1 · Opción B
Enunciado
Opción B · Cuestión 3. La constante de acidez del ácido láctico, ácido orgánico monoprótico, es 1,38⋅10−41{,}38\cdot 10^{-4}. Justifique la veracidad o falsedad de las siguientes afirmaciones:

a) El ácido láctico es un ácido fuerte.

b) La constante KbK_b de la base conjugada es 7,2⋅10−117{,}2\cdot 10^{-11}.

c) En una disolución acuosa del ácido, el pOH es mayor que el pH.
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Resultado
  a) Falsa: Ka=1,38⋅10−4≪1⇒aˊcido deˊbil  \boxed{\;\textbf{a) Falsa: } K_a = 1{,}38\cdot 10^{-4} \ll 1 \Rightarrow \text{ácido débil}\;}  b) Verdadera: Kb=Kw/Ka=7,2⋅10−11  \boxed{\;\textbf{b) Verdadera: } K_b = K_w/K_a = 7{,}2\cdot 10^{-11}\;}  c) Verdadera: disolucioˊn aˊcida⇒pH<7<pOH  \boxed{\;\textbf{c) Verdadera: disolución ácida} \Rightarrow \text{pH} < 7 < \text{pOH}\;}
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Estrategia

Las tres afirmaciones se resuelven con dos relaciones y un criterio:Ka⋅Kb=Kw=10−14pH+pOH=14K_a \cdot K_b = K_w = 10^{-14} \qquad\qquad \text{pH} + \text{pOH} = 14Aˊcido fuerte  ⟺  disociacioˊn total  ⟺  Ka  muy grande (no tabulada)\text{Ácido fuerte} \;\Longleftrightarrow\; \text{disociación total} \;\Longleftrightarrow\; K_a \; \text{muy grande (no tabulada)}Fíjate en el orden de magnitud del dato: Ka∼10−4K_a \sim 10^{-4} es pequeña, luego el ácido se disocia poco. Ese solo hecho ya anticipa la respuesta de a).
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Desarrollo

a) Falsa.

Un ácido fuerte se disocia totalmente en agua, tanto que ni siquiera tiene sentido tabular su constante (sería enorme y el equilibrio se escribe con flecha simple).Ka(laˊctico)=1,38⋅10−4  ⋘  1K_a(\text{láctico}) = 1{,}38\cdot 10^{-4} \; \lll \; 1Un valor tan pequeño indica que el equilibrio está muy desplazado hacia la izquierda: solo una fracción mínima de las moléculas cede el protón. El ácido láctico es, por tanto, un ácido débil, y su disociación se escribe con doble flecha:CH3CHOHCOOH+H2O⇌CH3CHOHCOO−+H3O+\text{CH}_3\text{CHOHCOOH} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{CHOHCOO}^- + \text{H}_3\text{O}^+(Como referencia: en una disolución 0,1 M0{,}1\ \text{M} estaría disociado en torno a un 3,6 %3{,}6\ \%.)
Simulación interactivaVisualiza este problema en una simulación (se abre en una nueva pestaña)
b) Verdadera.

La base conjugada es el ion lactato, y su constante se obtiene de la relación del par conjugado:Kb=KwKa=10−141,38⋅10−4=7,25⋅10−11K_b = \frac{K_w}{K_a} = \frac{10^{-14}}{1{,}38\cdot 10^{-4}} = 7{,}25\cdot 10^{-11}que coincide, dentro del redondeo, con el valor propuesto. El equilibrio de hidrólisis correspondiente es:CH3CHOHCOO−+H2O⇌CH3CHOHCOOH+OH−\text{CH}_3\text{CHOHCOO}^- + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{CHOHCOOH} + \text{OH}^-Obsérvese la coherencia: al ser el láctico un ácido débil «moderado», su base conjugada es muy débil (Kb∼10−11K_b \sim 10^{-11}): cuanto más fuerte es un ácido, más débil es su base conjugada.

c) Verdadera.

Una disolución de un ácido —fuerte o débil— libera protones, de modo que:[H3O+]>10−7 M⟹pH<7[\text{H}_3\text{O}^+] > 10^{-7}\ \text{M} \qquad\Longrightarrow\qquad \text{pH} < 7Y como pH+pOH=14\text{pH} + \text{pOH} = 14:pOH=14−pH>7  >  pH\text{pOH} = 14 - \text{pH} > 7 \; > \; \text{pH}Efectivamente, el pOH es mayor que el pH. Es una consecuencia directa del carácter ácido de la disolución, y se cumpliría igual para un ácido fuerte.
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Consejo

Para juzgar la fuerza de un ácido, mira el orden de magnitud de KaK_a. Por debajo de 11 es débil, y los ácidos de examen suelen moverse entre 10−210^{-2} y 10−1010^{-10}. Un ácido fuerte no lleva KaK_a tabulada precisamente porque su disociación es completa.

La relación KaKb=KwK_a K_b = K_w es la más rentable del bloque: resuelve las preguntas de pares conjugados, de hidrólisis de sales y de fuerza relativa. Compruébala numéricamente cuando el enunciado te dé un valor «candidato», como en b).

Y en c), el razonamiento no depende de la fuerza del ácido ni de su concentración: cualquier disolución ácida tiene pH<7<pOH\text{pH} < 7 < \text{pOH}. Decirlo así demuestra que entiendes la relación entre ambas escalas.
Paso 1 de 3
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