Fuerza de los ácidos

Los ácidos son una molécula u otra especie que puede donar un protón o aceptar un par de electrones en las reacciones. Cuando los ácidos reaccionan con H ₂ O, crean iones de hidrógeno; la fuerza de un ácido está determinada por la concentración de iones de hidrógeno en una solución. Una mayor cantidad de iones de hidrógeno indica que el ácido es más fuerte, mientras que una menor cantidad de iones de hidrógeno indica que el ácido es débil. Se clasifican en ácidos fuertes y débiles.

En química, los ácidos fuertes y débiles son conceptos importantes para entender. En el agua, los ácidos fuertes se descomponen totalmente en sus iones, mientras que los ácidos débiles solo se disocian parcialmente. Hay solo unos pocos ácidos fuertes, pero hay muchos ácidos débiles.

La facilidad con la que los ácidos se disuelven para crear iones determina si son fuertes o débiles. Los ácidos se disuelven en agua para producir iones de hidrógeno, mientras que las bases se disuelven para formar iones de hidrrust. Los iones fuertes de ácido y base se disocian rápidamente para disolverse por completo en agua, creando iones de hidrógeno H con carga positiva o iones de hidrrust OH ^con carga negativa. Los ácidos y bases débiles se disocian solo parcialmente, dejando menos iones en solución. Los iones de hidrógeno en los ácidos y los iones de hidrrust en las bases son responsables de las propiedades y la fuerza de los ácidos y las bases.

¿Qué es un ácido fuerte?

Los ácidos fuertes se descomponen totalmente en sus iones en agua, produciendo uno o más protones o cationes de hidrógeno por molécula. Los ácidos inorgánicos o minerales son a menudo ácidos fuertes.

Cuando se exponen al agua, los ácidos fuertes se descomponen por completo en sus iones. En otras palabras, los ácidos se ionizan por completo y liberan iones H ^{+ en la solución.} Los valores de la constante de disociación ácida definen la fuerza de un ácido (Ka ₎ . Los ácidos fuertes a menudo tienen un valor K a muy _alto .

Cuanto más potente es el ácido, más fácilmente pierde protones. Debido a la fuerte polaridad de la conexión entre el átomo de H y el resto de la molécula, estos protones se liberan fácilmente. La electronegatividad de los dos átomos comprometidos en esta conexión determina su polaridad. La polaridad y el tamaño del anión al que está conectado el protón determinan la desprotonación (eliminación de un protón) de un ácido fuerte. 

Por ejemplo, si se considera el ácido HA, la disociación del ácido HA se puede escribir como,

HA (aq) + H ₂ O (l) ⇢ A (aq) + H ₃ O ⁺ (aq)

Sin embargo, si la molécula de ácido tiene más de un protón que se puede liberar, se puede representar como se ilustra a continuación. La disociación de un ácido diprótico se demuestra en el siguiente ejemplo. Esto indica que tiene la capacidad de emitir dos protones.

H ₂ B (aq) + H ₂ O (l) ⇢ B ₂ (aq) + H ₃ O ⁺ (aq)

Los ácidos fuertes, por otro lado, tienen un gran impacto en el pH de la solución porque liberan iones H ^{+ en ella.} El pH está determinado por la concentración de H ⁺ . La conexión entre la concentración de H ^{+ y el pH se muestra a continuación.}

pH = -log [H ⁺ (ac)]

Si el ácido es realmente potente, el valor del pH es bastante bajo. Por ejemplo, si un ácido monoprótico fuerte se disuelve en agua a una concentración de 0,1 molL-1, el pH de la solución sería,

pH = -log [H ⁺ (ac)]

      = -log [0,1 mol/L]

      = 1

Ejemplos de ácidos fuertes:

• Ácido clórico (HClO ₃ )
• Ácido clorhídrico (HCl)
• Ácido sulfúrico (H ₂ SO ₄ )
• Ácido yodhídrico (HI)
• Ácido bromhídrico (HBr)
• Ácido perclórico (HClO ₄ )
• Ácido nítrico (HNO ₃ )

¿Qué es un ácido débil?

Hay numerosos ácidos débiles, pero sólo unos pocos ácidos fuertes. 

Los ácidos débiles se disocian parcialmente en agua, dando como resultado un estado de equilibrio que contiene el ácido débil y sus iones. El ácido fluorhídrico (HF), por ejemplo, se clasifica como un ácido débil porque parte del HF, además de los iones H ⁺ y F– ^, persiste en una solución acuosa.

En soluciones acuosas, los ácidos débiles son compuestos que se disuelven parcialmente en iones. Los ácidos débiles no liberan por completo todos los iones H+ en la solución. La constante de disociación del ácido (Ka) es menor que en los ácidos fuertes. El pH de la solución es de alrededor de 3-5. Esto se debe al hecho de que un ácido débil no aumenta el contenido de H ⁺ de una solución de la misma manera que lo hace un ácido fuerte. Hay iones H ⁺ , el anión de la molécula y la molécula de ácido débil presente en un ácido débil en un sistema de agua.

Al describir la disociación de ácidos débiles, se deben usar flechas gemelas en lugar de una sola flecha. Esto se hace para demostrar que la reacción está en equilibrio.

Por ejemplo, la disociación del ácido etanoico, que forma el catión hidronio y el anión etanoato:

CH ₃ COOH + H ₂ O ⇆ H ₃ O ⁺ + CH ₃ COO ^–

Ejemplos de ácidos débiles:

• Ácido nitroso (HNO ₂ )
• Ácido sulfuroso (H ₂ SO ₃ )
• Ácido fluorhídrico (HF)
• Ácido fórmico (HCOOH)
• Ácido fosfórico (H ₃ PO ₄ )
• Ácido benzoico (C ₆ H ₅ COOH)
• Ácido acético (CH ₃ COOH)

Ejemplos de preguntas

Pregunta 1: Nombre el único ácido mineral que es un ácido débil.

Responder:

El ácido carbónico (H ₂ CO ₃ ) es el único ácido mineral que es un ácido débil.

Pregunta 2: Defina el grado de ionización.

El grado de ionización es la relación o porcentaje que da cuenta del número de moléculas neutras de un compuesto que se descompone en iones cuando se disuelve en agua.

Pregunta 3: Explique cómo el ácido sulfúrico forma H ₃ O ⁺ .

Responder:

Cuando el ácido sulfúrico se disuelve en agua. Se ioniza en iones H+ y SO _{4 ^{2- como se muestra a continuación:}}

H ₂ SO ₄ ⇄ H ⁺⁺ SO _{4 ^2-}  

Ahora los iones H+ no pueden existir independientemente y luego combinarse con moléculas de agua formando iones H ₃ O ⁺ .  

 H ⁺  + H ₂ O → H ₃ O ⁺

Así es como el ácido sulfúrico forma iones H3O+ cuando se disuelve en agua.

Pregunta 4: ¿Cómo distinguir un compuesto ácido de un compuesto básico y neutro utilizando la escala de pH?

Responder:

Podemos distinguir entre los compuestos ácidos, básicos y neutros usando el valor de la escala de pH como:

• Si el valor de pH está por debajo de 7, entonces el compuesto es ácido.
• Si el valor del pH es igual a 7, entonces el compuesto es neutro.
• Si el valor del pH es superior a 7, entonces el compuesto es básico.

Pregunta 5: ¿Qué es una escala de pH?

Responder:

La escala de pH es la escala utilizada para medir la acidez o basicidad de una solución. Tiene un valor en el rango de 0 a 14. Si el valor de la escala de pH es 7, entonces la solución es neutra.