Ejercicio resuelto de Teoría Brönsted-Lowry · Química · 2022

Sean las sustancias: A) ${\text{H}}_2{\text{PO}}_4^{-}$; B) ${\text{PO}}_4^{3-}$; C) ${\text{NH}}_4^{+}$; D) ${\text{NO}}_3^{-}$; E) ${\text{CO}}_3^{2-}$.

a) Escriba las reacciones que sufren las cinco sustancias con agua. [1,0 punto]

b) Indique si las sustancias tienen carácter ácido, básico, neutro o anfótero. [1,0 punto]

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Escriba}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{reacciones}}\mathbf{\text{que}}\mathbf{\text{sufren}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{cinco}}\mathbf{\text{sustancias}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{agua.}}\mathbf{\text{[1,0}}\mathbf{\text{punto]}}$

Según la teoría de Brønsted y Lowry, un ácido es una especie que cede protones y una base, la que los capta. El agua puede hacer las dos cosas, así que basta ver qué le conviene a cada ion.

$\mathbf{\text{A)}}\mathbf{\text{Dihidrogenofosfato}}$. Puede ceder un protón, porque aún le quedan dos, y también captarlo, porque es la base conjugada del ácido fosfórico. Es $\mathbf{\text{anf}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{tero}}$ y por eso presenta dos reacciones:

${\mathrm{H}}_2\mathrm{P}{\mathrm{O}}_4^{-}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons \mathrm{H}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_4^{2-}+{\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}\text{(como }\acute{\text{a}}\text{cido)}$

${\mathrm{H}}_2\mathrm{P}{\mathrm{O}}_4^{-}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons {\mathrm{H}}_3\mathrm{P}{\mathrm{O}}_4+\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}\text{(como base)}$

$\mathbf{\text{B)}}\mathbf{\text{Fosfato}}$. No tiene ningún hidrógeno que ceder, y es la base conjugada de un ácido débil, así que solo puede captar protones:

$\mathrm{P}{\mathrm{O}}_4^{3-}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons \mathrm{H}\mathrm{P}{\mathrm{O}}_4^{2-}+\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}$

$\mathbf{\text{C)}}\mathbf{\text{Amonio}}$. Es el ácido conjugado del amoníaco, que es una base débil, de modo que cede un protón:

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

$\mathbf{\text{D)}}\mathbf{\text{Nitrato}}$. Es la base conjugada del ácido nítrico, que es un ácido fuerte. Precisamente por serlo, su base conjugada es tan débil que $\mathbf{\text{no}}\mathbf{\text{reacciona}}$ apreciablemente con el agua:

$\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{-}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\nrightarrow$

$\mathbf{\text{E)}}\mathbf{\text{Carbonato}}$. Es la base conjugada del hidrogenocarbonato, un ácido muy débil, y capta un protón:

$\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3^{2-}+{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons \mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3^{-}+\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}$

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Indique}}\mathbf{\text{si}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{sustancias}}\mathbf{\text{tienen}}\mathbf{\text{car}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cter}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cido,}}\mathbf{\text{b}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{sico,}}\mathbf{\text{neutro}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{anf}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{tero.}}\mathbf{\text{[1,0}}\mathbf{\text{punto]}}$

Especie	Carácter ${\mathrm{H}}_2\mathrm{P}{\mathrm{O}}_4^{-}$	anfótero: puede ceder y captar protones $\mathrm{P}{\mathrm{O}}_4^{3-}$	básico: genera $\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}$ $\mathrm{N}{\mathrm{H}}_4^{+}$	ácido: genera ${\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}$ $\mathrm{N}{\mathrm{O}}_3^{-}$	neutro: no reacciona con el agua $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3^{2-}$	básico: genera $\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}$

Una precisión sobre el anfótero: que pueda actuar de las dos maneras no significa que su disolución sea neutra. El carácter final lo decide cuál de las dos constantes es mayor, y en el caso del dihidrogenofosfato predomina ligeramente el comportamiento ácido, de modo que una disolución de $\mathrm{N}\mathrm{a}{\mathrm{H}}_2\mathrm{P}{\mathrm{O}}_4$ resulta algo ácida. El hidrogenocarbonato, en cambio, que también es anfótero, da disolución básica.

La regla general que recorre los cinco casos: cuanto más fuerte es un ácido, más débil es su base conjugada. Por eso el nitrato, conjugado de un ácido fuerte, es completamente inerte, mientras que el fosfato y el carbonato, conjugados de ácidos muy débiles, son bases apreciables.