Ejercicio resuelto de Teoría Brönsted-Lowry · Química · 2023

Indique si son correctas las siguientes afirmaciones. Escriba las reacciones y justifique la respuesta.

a) Una disolución de ${\text{NH}}_4\text{Cl}$ en agua tiene carácter básico. [1,0 punto]

b) Una disolución de acetato de sodio (${\text{CH}}_3-\text{COONa}$) en agua tiene carácter básico. [1,0 punto]

Datos: $K_b({\text{NH}}_3)=\mathrm{1,8}\cdot {10}^{-5}$; $K_a({\text{CH}}_3-\text{COOH})=\mathrm{1,8}\cdot {10}^{-5}$.

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Una}}\mathbf{\text{disoluci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{NH₄Cl}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{agua}}\mathbf{\text{tiene}}\mathbf{\text{car}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cter}}\mathbf{\text{b}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{sico.}}\mathbf{\text{[1,0}}\mathbf{\text{punto]}}$

$\mathbf{\text{Falsa}}$: la disolución es ácida.

El cloruro de amonio es una sal muy soluble que en agua se disocia por completo:

$\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4\mathrm{C}\mathrm{l}\to \mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+}+\mathrm{C}{\mathrm{l}}^{-}$

De los dos iones, el cloruro procede del ácido clorhídrico, que es un ácido fuerte; su base conjugada es tan débil que no reacciona con el agua. El amonio, en cambio, es el ácido conjugado del amoníaco, que es una base débil, y sí se hidroliza cediendo un protón:

$\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons \mathrm{N}{\mathrm{H}}_3+{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}$

Esa hidrólisis genera ${\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}$ y hace que el pH baje de 7. La constante del proceso se obtiene a partir de la de la base de la que procede:

$K_a(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+})=\frac{K_w}{K_b(\mathrm{N}{\mathrm{H}}_3)}=\frac{{10}^{-14}}{\mathrm{1,8}\cdot {10}^{-5}}=\mathrm{5,6}\cdot {10}^{-10}$

Es un valor pequeño, así que la acidez es suave, pero suficiente para que la disolución sea ácida y no básica ni neutra.

La regla general: toda sal de ácido fuerte y base débil da disolución ácida.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Una}}\mathbf{\text{disoluci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{acetato}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{sodio}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{agua}}\mathbf{\text{tiene}}\mathbf{\text{car}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cter}}\mathbf{\text{b}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{sico.}}\mathbf{\text{[1,0}}\mathbf{\text{punto]}}$

$\mathbf{\text{Verdadera}}$.

El acetato de sodio se disocia por completo:

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\text{-}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{N}\mathrm{a}\to \mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\text{-}\mathrm{C}\mathrm{O}{\mathrm{O}}^{-}+\mathrm{N}{\mathrm{a}}^{+}$

El sodio procede del hidróxido de sodio, base fuerte, y no reacciona con el agua. El acetato es la base conjugada del ácido acético, que es débil, así que capta un protón del agua:

$\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\text{-}\mathrm{C}\mathrm{O}{\mathrm{O}}^{-}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons \mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\text{-}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H}+\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}$

Esa hidrólisis genera $\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}$ y el pH sube por encima de 7. Su constante:

$K_b(\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\text{-}\mathrm{C}\mathrm{O}{\mathrm{O}}^{-})=\frac{K_w}{K_a(\mathrm{C}{\mathrm{H}}_3\text{-}\mathrm{C}\mathrm{O}\mathrm{O}\mathrm{H})}=\frac{{10}^{-14}}{\mathrm{1,8}\cdot {10}^{-5}}=\mathrm{5,6}\cdot {10}^{-10}$

La regla general: toda sal de ácido débil y base fuerte da disolución básica.

Una curiosidad que sale de los propios datos: como $K_a$ del acético y $K_b$ del amoníaco valen lo mismo, las dos constantes de hidrólisis calculadas coinciden. Una disolución de acetato de amonio, que combina los dos iones, sería por eso prácticamente neutra: cada hidrólisis compensa a la otra.