Ejercicio resuelto de Ácido-Base · Química · Andalucía · 2022

Responda razonadamente a las siguientes cuestiones:

a) ¿Cómo será el pH de una disolución acuosa de ${\text{NH}}_4\text{Cl}$? [0,5 puntos]

b) En el equilibrio ${\text{HSO}}_4^{-}+{\text{H}}_2\text{O}\rightleftharpoons {\text{SO}}_4^{2-}+{\text{H}}_3{\text{O}}^{+}$, la especie ${\text{HSO}}_4^{-}$ ¿actúa como un ácido o una base según la teoría de Brönsted-Lowry? [0,5 puntos]

c) ¿Qué le ocurre al pH de una disolución de ${\text{NH}}_3$ si se le añade agua? [0,5 puntos]

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{¿C}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{mo}}\mathbf{\text{ser}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{pH}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{disoluci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{acuosa}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{NH₄Cl?}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

La sal es soluble y se disocia por completo:

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

Hay que mirar de dónde viene cada ion. El cloruro es la base conjugada de un ácido fuerte, el clorhídrico, y no se hidroliza. El amonio, en cambio, es el ácido conjugado de una base débil, el amoníaco, y sí reacciona con el agua:

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

Esa hidrólisis libera protones, así que el pH será menor que 7: la disolución es ácida.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{En}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{equilibrio}}\mathbf{\text{HSO₄⁻}}\mathbf{\text{+}}\mathbf{\text{H₂O}}\mathbf{\text{⇌}}\mathbf{\text{SO₄²⁻}}\mathbf{\text{+}}\mathbf{\text{H₃O⁺,}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{especie}}\mathbf{\text{HSO₄⁻}}\mathbf{\text{¿act}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{como}}\mathbf{\text{un}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cido}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{base}}\mathbf{\text{seg}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{teor}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{Br}}\ddot{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{nsted-Lowry?}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

Para Brönsted-Lowry, ácido es la especie que cede un protón y base la que lo capta. En este equilibrio:

$\mathrm{H}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4^{-}\to \mathrm{S}{\mathrm{O}}_4^{2-}+{\mathrm{H}}^{+}$

El hidrogenosulfato pierde un hidrógeno y se lo entrega al agua, que se convierte en ${\mathrm{H}}_3{\mathrm{O}}^{+}$. Actúa, por tanto, como ácido, y el $\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4^{2-}$ es su base conjugada.

Merece la pena añadir que el $\mathrm{H}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4^{-}$ es anfótero: frente a un ácido más fuerte podría captar un protón y volver a ${\mathrm{H}}_2\mathrm{S}{\mathrm{O}}_4$. Lo que decide su papel es la reacción concreta, y en esta actúa de ácido.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{le}}\mathbf{\text{ocurre}}\mathbf{\text{al}}\mathbf{\text{pH}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{una}}\mathbf{\text{disoluci}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{NH₃}}\mathbf{\text{si}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{le}}\mathbf{\text{a}}\widetilde{\mathbf{\text{n}}}\mathbf{\text{ade}}\mathbf{\text{agua?}}\mathbf{\text{[0,5}}\mathbf{\text{puntos]}}$

El amoníaco es una base débil y su disolución es básica, con pH mayor que 7:

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

Al añadir agua la concentración total de base baja, y con ella la de hidroxilos, aunque el grado de disociación aumente. Menos $\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}$ significa un pH más bajo.

El pH disminuye, acercándose a 7 sin llegar a cruzarlo: por mucho que se diluya, una base nunca acidifica la disolución.