Ejercicio resuelto de Teoría Brönsted-Lowry · Química · 2020

De acuerdo con la teoría de Brönsted-Lowry, justificando con las reacciones correspondientes, indique cuáles de las siguientes especies: $\text{HSO}_4^{-}$, $\text{HNO}_3$, $\text{S}^{2-}$, $\text{NH}_3$, $\text{H}_2\text{O}$ y $\text{H}_3\text{O}^{+}$:

a) Actúan solo como ácido. [0,5 puntos]

b) Actúan solo como base. [0,5 puntos]

c) Actúan como ácido y base. [0,5 puntos]

Según Brönsted-Lowry, ácido es la especie que cede protones y base la que los capta. Hay especies que solo pueden hacer una de las dos cosas y otras, las anfóteras, que hacen ambas según con quién reaccionen.

$\textbf{a) Actúan solo como ácido. [0,5 puntos]}$

Son las que tienen hidrógeno cedible y ningún par de electrones disponible para captar otro protón:

$\mathrm{HNO_3} + \mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{NO_3^-} + \mathrm{H_3O^+}$

$\mathrm{H_3O^+} + \mathrm{OH^-} \rightarrow 2\,\mathrm{H_2O}$

El ácido nítrico es un ácido fuerte y su disociación es completa. El ion oxonio es la forma más protonada posible del agua en disolución acuosa: solo puede soltar un protón.

Actúan solo como ácido el $\mathrm{HNO_3}$ y el $\mathrm{H_3O^+}$.

$\textbf{b) Actúan solo como base. [0,5 puntos]}$

Son las que no tienen hidrógeno que ceder pero sí un par no enlazante con el que captar uno:

$\mathrm{S^{2-}} + \mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{HS^-} + \mathrm{OH^-}$

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

El sulfuro es la base conjugada de un ácido muy débil, y el amoníaco tiene un par libre sobre el nitrógeno. Ninguno de los dos puede ceder protones.

Actúan solo como base el $\mathrm{S^{2-}}$ y el $\mathrm{NH_3}$.

$\textbf{c) Actúan como ácido y base. [0,5 puntos]}$

Las especies anfóteras tienen a la vez un hidrógeno cedible y un par con el que captar otro:

$\mathrm{HSO_4^-} + \mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{SO_4^{2-}} + \mathrm{H_3O^+}$ (como ácido)

$\mathrm{HSO_4^-} + \mathrm{H_3O^+} \rightleftharpoons \mathrm{H_2SO_4} + \mathrm{H_2O}$ (como base)

$2\,\mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{H_3O^+} + \mathrm{OH^-}$

El agua es el caso de libro: en su propia autoionización una molécula hace de ácido y otra de base.

Son anfóteros el $\mathrm{HSO_4^-}$ y el $\mathrm{H_2O}$.