Equilibrio iónico

Los reactivos y los productos coexisten en equilibrio, por lo que la conversión de reactivos a productos nunca supera el 100 %. Las reacciones de equilibrio pueden implicar la descomposición de un reactivo covalente (no polar) o la ionización de compuestos iónicos en disolventes polares en sus iones. Esta parte nos enseñará sobre el equilibrio iónico en soluciones iónicas. Las sustancias en equilibrio iónico se pueden dividir en dos grupos según su capacidad para conducir electricidad, como se muestra a continuación.

• No electrolitos: estas son moléculas que no tienen carga eléctrica, no se disuelven en iones constituyentes y, por lo tanto, no conducen electricidad en una solución acuosa o en forma fundida. Como ejemplo, considere la solución de azúcar.
• Electrolitos: estos son compuestos que se disuelven en iones constituyentes en soluciones acuosas y, por lo tanto, conducen electricidad en soluciones acuosas o estados fundidos. Por ejemplo, solución salina, solución ácida, solución básica, etc. Los electrolitos fuertes y débiles son los dos tipos de electrolitos en equilibrio iónico.

Los electrolitos fuertes son sustancias químicas que se ionizan totalmente al disociarse en su solución iónica, mientras que los electrolitos débiles solo se ionizan parcialmente. En su solución acuosa, el NaCl, por ejemplo, experimenta una ionización completa para producir iones de sodio (Na ⁺ ) e iones de cloruro (Cl ^– ), mientras que el ácido acético experimenta una ionización parcial para producir algunos iones de acetato (CH ₃ COO ^– ) e hidrógeno (H ⁺) iones. En el caso de un electrolito fuerte, se dice que la reacción de disociación es completa y avanza solo hacia adelante, mientras que en el caso de un electrolito débil, se dice que la reacción es reversible. En el caso de un electrolito débil, se logra un equilibrio iónico entre los iones y las moléculas unidas, lo que se conoce como equilibrio iónico.

Ley de dilución de Ostwald: grado de disociación

La aplicación de la ley de acción de masas a electrolitos débiles en solución se conoce como ley de dilución de Ostwald. AB es un electrolito binario que se disocia en iones A ⁺ y B ^– .

AB ⇌ A ⁺ + B ^–

• Para electrolitos muy débiles, ya que α <<< 1, (1 – α) = 1

K=(KV) ^1/2

• Concentración de cualquier ion = Cα = √CK. La dilución provoca un aumento en el grado de ionización. Como resultado, el grado de disociación de un electrolito débil es proporcional a la raíz cuadrada de la dilución.

Limitaciones de la ley de dilución de Ostwald: La ley solo es válida para electrolitos débiles y falla totalmente para electrolitos fuertes.

Fórmulas de equilibrio iónico

En el equilibrio, es vital saber qué fracción de la cantidad inicial de reactivos se convierte en productos. El grado de disociación/ionización se refiere a la fracción de las moléculas iniciales que se transforman en el equilibrio.

• Grado de disociación o ionización = α = (Al inicio, el número de moléculas de reactivo disociadas) / (Al inicio, el número de moléculas de reactivo)
• En equilibrio iónico, el grado de disociación se puede expresar como un porcentaje.

% Grado de disociación o ionización = α = (Número de moléculas de reactivo que se disociaron o ionizaron al comienzo de la reacción.)/(Al comienzo, el número de moléculas de reactivo) × 100

Factores que influyen en el grado de disociación

El grado de disociación de un electrolito está determinado por los siguientes factores:

1. Naturaleza del soluto: Los ácidos minerales, los álcalis y la mayoría de las sales se ionizan casi por completo en soluciones acuosas. Estos son conocidos como electrolitos fuertes. Los compuestos como los ácidos orgánicos y las bases, así como algunos ácidos inorgánicos como el HCN y las bases inorgánicas como el NH ₄ OH, por otro lado, se ionizan en menor cantidad. Estos se conocen como electrolitos débiles.
2. Naturaleza del disolvente: El agua, que tiene una constante dieléctrica alta (es decir, poder aislante), provoca más ionización que el alcohol, que tiene una constante dieléctrica baja. Por ejemplo, una solución acuosa de ácido clorhídrico conduce rápidamente la electricidad, mientras que su solución en tolueno (disolvente orgánico) apenas deja pasar electricidad porque en esta última situación se generan pocos o ningún ion.
3. Dilución: cuanto mayor sea la cantidad de disolvente utilizado, mayor será la cantidad de ionización inducida por él. Como resultado, el grado de ionización en soluciones diluidas es mayor que en soluciones concentradas.
4. Temperatura: La ionización aumenta a medida que aumenta la temperatura.
5. Naturaleza de otras sustancias presentes en la solución: La presencia de electrolitos adicionales con el mismo ion influye en el grado de ionización de un electrolito. La ionización del hidrrust de amonio, por ejemplo, es inhibida por la presencia de cloruro de amonio en la solución. El efecto de ion común se refiere a la supresión del grado de ionización de un electrolito cuando se agrega otro electrolito con un ion común.

Ejemplos de preguntas

Pregunta 1: ¿Qué es la teoría de Arrhenius de la disociación electrolítica?

Responder: 

Arrhenius propuso una teoría del comportamiento de los electrolitos en 1887 para explicar una serie de fenómenos relacionados con los electrolitos, como valores más altos de cualidades coligativas de la electrólisis en comparación con los no electrolitos, conductancia, electrólisis, etc.

Pregunta 2: ¿Cuáles son los Tres Postulados de la Teoría de Arrhenius?

Responder: 

Los tres postulados clave de esta teoría son:

1. Cuando un electrolito se disuelve en agua, se separa en partículas cargadas conocidas como iones.
2. Los iones se recombinan para crear un electrolito unionizado. Como resultado, se logra un equilibrio dinámico o iónico entre los iones generados y el electrolito ionizado.
3. Cuando algunos electrolitos se disuelven en agua, prácticamente se ionizan por completo. Estos son conocidos como electrolitos fuertes.

Pregunta 3: ¿Cuáles son los ejemplos de equilibrio?

Responder:

Es una ilustración de equilibrio cuando estás tranquilo y estable. Debido a que tanto el aire frío como el caliente ingresan a la habitación al mismo tiempo, la temperatura general de la habitación permanece constante. Esta es una ilustración del equilibrio. Equilibrio emocional o mental Un estado de equilibrio o igualdad entre poderes opuestos.

Pregunta 4: ¿Qué es un electrolito fuerte?

Responder:

Un electrolito fuerte es una sustancia química que se ioniza por completo al disociarse en su solución iónica, mientras que los electrolitos débiles solo se disocian parcialmente y retienen algunos de sus iones en la solución como iones no disociados.