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]

$\textbf{a) ¿Cómo será el pH de una disolución acuosa de NH₄Cl? [0,5 puntos]}$

La sal es soluble y se disocia por completo:

$\mathrm{NH_4Cl} \rightarrow \mathrm{NH_4^+} + \mathrm{Cl^-}$

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:

$\mathrm{NH_4^+} + \mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{NH_3} + \mathrm{H_3O^+}$

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

$\textbf{b) En el equilibrio HSO₄⁻ + H₂O ⇌ SO₄²⁻ + H₃O⁺, la especie HSO₄⁻ ¿actúa como un ácido o una base según la teoría de Brönsted-Lowry? [0,5 puntos]}$

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

$\mathrm{HSO_4^-} \rightarrow \mathrm{SO_4^{2-}} + \mathrm{H^+}$

El hidrogenosulfato pierde un hidrógeno y se lo entrega al agua, que se convierte en $\mathrm{H_3O^+}$. Actúa, por tanto, como ácido, y el $\mathrm{SO_4^{2-}}$ es su base conjugada.

Merece la pena añadir que el $\mathrm{HSO_4^-}$ es anfótero: frente a un ácido más fuerte podría captar un protón y volver a $\mathrm{H_2SO_4}$. Lo que decide su papel es la reacción concreta, y en esta actúa de ácido.

$\textbf{c) ¿Qué le ocurre al pH de una disolución de NH₃ si se le añade agua? [0,5 puntos]}$

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

$\mathrm{NH_3} + \mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{NH_4^+} + \mathrm{OH^-}$

Al añadir agua la concentración total de base baja, y con ella la de hidroxilos, aunque el grado de disociación aumente. Menos $\mathrm{OH^-}$ 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.