QuímicaFácilCuestión · 1,5 pts

Teorías ácido-base e hidrólisis

Andalucía · 2019 · Junio · Opción B
Enunciado
Opción B · Cuestión 3. Razone si son ciertas o falsas las siguientes afirmaciones:

a) En disolución acuosa, cuanto más fuerte es una base más fuerte es su ácido conjugado.

b) En una disolución acuosa de una base, el pOH es menor que 7.

c) El ion H2PO4−\text{H}_2\text{PO}_4^- es una sustancia anfótera en disolución acuosa, según la teoría de Brönsted-Lowry.
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Resultado
  a) Falsa: Ka=Kw/Kb, relacioˊn inversa  \boxed{\;\textbf{a) Falsa: } K_a = K_w/K_b, \text{ relación inversa}\;}  b) Verdadera: [OH−]>10−7⇒pOH<7  \boxed{\;\textbf{b) Verdadera: } [\text{OH}^-] > 10^{-7} \Rightarrow \text{pOH} < 7\;}  c) Verdadera: es anfoˊtero  \boxed{\;\textbf{c) Verdadera: es anfótero}\;}
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Estrategia

Tres relaciones resuelven los tres apartados; escríbelas antes de leerlos:Ka⋅Kb=Kw=10−14pH+pOH=14anfoˊtero=cede y capta H+K_a \cdot K_b = K_w = 10^{-14} \qquad\qquad \text{pH} + \text{pOH} = 14 \qquad\qquad \text{anfótero} = \text{cede y capta } \text{H}^+
  • a) se contesta con la primera: es una relación inversa.
  • b) con la segunda, recordando que una base tiene [OH−]>10−7[\text{OH}^-] > 10^{-7}.
  • c) comprobando si el ion tiene a la vez un protón que ceder y capacidad para captar otro.
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Desarrollo

a) Falsa.

Para un par conjugado se cumple:Ka⋅Kb=Kw⟹Ka=KwKbK_a \cdot K_b = K_w \qquad\Longrightarrow\qquad K_a = \frac{K_w}{K_b}La relación es inversa: cuanto mayor es KbK_b (base más fuerte), menor es KaK_a de su ácido conjugado. La afirmación correcta es justo la contraria: cuanto más fuerte es una base, más débil es su ácido conjugado.

Un ejemplo claro: el OH−\text{OH}^- es una base muy fuerte y su ácido conjugado, el H2O\text{H}_2\text{O}, es extremadamente débil. En cambio, el NH3\text{NH}_3 es una base débil y su ácido conjugado, el NH4+\text{NH}_4^+, es apreciablemente ácido.

b) Verdadera.

En una disolución básica, por definición:[OH−]>10−7 M⟹pOH=−log⁡[OH−]<7[\text{OH}^-] > 10^{-7}\ \text{M} \qquad\Longrightarrow\qquad \text{pOH} = -\log[\text{OH}^-] < 7Y de forma equivalente, pH=14−pOH>7\text{pH} = 14 - \text{pOH} > 7, como corresponde a un medio básico. (Se sobreentiende que se trabaja a 25 ∘C25\ ^\circ\text{C}, temperatura a la que Kw=10−14K_w = 10^{-14}.)

c) Verdadera.

El ion dihidrogenofosfato conserva dos protones y, al mismo tiempo, tiene carga negativa, así que puede comportarse de las dos maneras:Como aˊcido:H2PO4−+H2O⇌HPO42−+H3O+\textit{Como ácido:}\quad \text{H}_2\text{PO}_4^- + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{HPO}_4^{2-} + \text{H}_3\text{O}^+Como base:H2PO4−+H2O⇌H3PO4+OH−\textit{Como base:}\quad \text{H}_2\text{PO}_4^- + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{H}_3\text{PO}_4 + \text{OH}^-Es, por tanto, anfótero (o anfiprótico). Que predomine un comportamiento u otro depende de la comparación entre su KaK_a y su KbK_b; en el caso del H2PO4−\text{H}_2\text{PO}_4^- predomina ligeramente el carácter ácido, y por eso sus disoluciones son algo ácidas.
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Consejo

La relación KaKb=KwK_a K_b = K_w es la herramienta más rentable del bloque ácido-base: resuelve las preguntas de fuerza relativa, las de hidrólisis de sales y las de pares conjugados. Escríbela siempre antes de razonar, aunque no tengas que usar números.

En c), el enunciado invoca a Brönsted-Lowry, así que justifica con reacciones. Los aniones que conservan hidrógenos (HCO3−\text{HCO}_3^-, HSO4−\text{HSO}_4^-, HS−\text{HS}^-, H2PO4−\text{H}_2\text{PO}_4^-) son el catálogo habitual de anfóteros en estos exámenes, junto con el agua.

Y en b), añadir el matiz de la temperatura (Kw=10−14K_w = 10^{-14} a 25 ∘C25\ ^\circ\text{C}) demuestra que entiendes de dónde sale el 7 y no lo estás recitando.
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