Teorías ácido-base e hidrólisis

a) Equilibrio de disociación.

La metilamina capta un protón del agua a través del par solitario del nitrógeno:$$\text{CH}_3\text{NH}_2(ac) + \text{H}_2\text{O}(l) \;\rightleftharpoons\; \text{CH}_3\text{NH}_3^+(ac) + \text{OH}^-(ac)$$Los pares conjugados son $\text{CH}_3\text{NH}_2/\text{CH}_3\text{NH}_3^+$ (base/ácido) y $\text{H}_2\text{O}/\text{OH}^-$ (ácido/base). La flecha es doble porque, al ser una base débil, la reacción no es completa.

b) Constante de basicidad.$$K_b = \frac{[\text{CH}_3\text{NH}_3^+]\,[\text{OH}^-]}{[\text{CH}_3\text{NH}_2]}$$El agua no figura en la expresión: es el disolvente y su concentración, prácticamente constante, queda absorbida en el valor de $K_b$.

c) No: es imposible.

Una disolución de metilamina en agua libera iones $\text{OH}^-$, así que necesariamente$$[\text{OH}^-] > [\text{H}_3\text{O}^+] \quad\Longrightarrow\quad \text{pOH} < 7 < \text{pH}$$El pH de una disolución de metilamina tiene que ser mayor que 7, por muy diluida que esté. Al diluirla el pH baja, sí, pero tendiendo a 7 por arriba: nunca puede cruzar la neutralidad, porque para eso la base tendría que consumir protones, no producir hidróxidos.

Un pH de 5 corresponde a $[\text{H}_3\text{O}^+] = 10^{-5}\ \text{M}$, es decir, a una disolución ácida: sería el pH de una disolución de su ácido conjugado ($\text{CH}_3\text{NH}_3\text{Cl}$, por ejemplo), no el de la base.