Teorías ácido-base e hidrólisis

a) FALSA.

Un par conjugado se forma quitando o poniendo un solo protón:$$\text{ácido} \;\rightleftharpoons\; \text{base conjugada} + \text{H}^+$$Aplicándolo al ion hidronio:$$\text{H}_3\text{O}^+ \;-\; \text{H}^+ \;=\; \text{H}_2\text{O} \qquad \Rightarrow \qquad \text{par } \text{H}_3\text{O}^+/\text{H}_2\text{O}$$$$\text{H}_2\text{O} \;-\; \text{H}^+ \;=\; \text{OH}^- \qquad \Rightarrow \qquad \text{par } \text{H}_2\text{O}/\text{OH}^-$$Entre $\text{H}_3\text{O}^+$ y $\text{OH}^-$ hay dos protones de diferencia, así que no son un par conjugado. El agua es la especie anfótera que los conecta, actuando de base en un par y de ácido en el otro:$$\underbrace{\text{H}_2\text{O}}_{\text{ácido 1}} + \underbrace{\text{H}_2\text{O}}_{\text{base 2}} \rightleftharpoons \underbrace{\text{H}_3\text{O}^+}_{\text{ácido 2}} + \underbrace{\text{OH}^-}_{\text{base 1}}$$b) FALSA. Al diluir, el pH aumenta.

Un ácido fuerte está totalmente disociado, así que $[\text{H}_3\text{O}^+]$ coincide con su concentración. Al añadir agua, esa concentración disminuye:$$c \downarrow \;\Longrightarrow\; [\text{H}_3\text{O}^+] \downarrow \;\Longrightarrow\; \text{pH} = -\log[\text{H}_3\text{O}^+] \uparrow$$Ejemplo numérico: una disolución de $\text{HCl}$ $0{,}1$ M tiene $\text{pH} = 1$; al diluirla diez veces pasa a $0{,}01$ M y $\text{pH} = 2$. Cada dilución por 10 sube el pH en una unidad.

Eso sí, el pH nunca sobrepasa 7 por muchas diluciones que hagas: en el límite, la disolución tiende al agua pura. (Para concentraciones por debajo de $10^{-6}$ M hay que tener en cuenta la autoionización del agua.)

c) VERDADERA.

El cloruro de sodio procede de un ácido fuerte ($\text{HCl}$) y una base fuerte ($\text{NaOH}$): ninguno de sus iones se hidroliza y la disolución es neutra, $\text{pH} = 7$.

Al añadir cloruro de potasio, veamos qué aporta:$$\text{KCl} \longrightarrow \text{K}^+ + \text{Cl}^-$$

• $\text{K}^+$: ácido conjugado del $\text{KOH}$, una base fuerte $\Rightarrow$ acidez nula, no se hidroliza.
• $\text{Cl}^-$: base conjugada del $\text{HCl}$, un ácido fuerte $\Rightarrow$ basicidad nula, no se hidroliza.

Los dos son espectadores, igual que los del $\text{NaCl}$. La única fuente de $\text{H}_3\text{O}^+$ y $\text{OH}^-$ sigue siendo la autoionización del agua:$$[\text{H}_3\text{O}^+] = [\text{OH}^-] = 10^{-7} \text{ M} \;\Longrightarrow\; \text{pH} = 7$$El pH no cambia. (Sí cambian otras propiedades, como la conductividad o la presión osmótica, pero no la acidez.)