Ejercicio resuelto de Teoría Brönsted-Lowry · Química · 2023

Dadas las siguientes especies químicas: ${\text{CH}}_3\text{COOH}$, ${\text{HCO}}_3^{-}$, ${\text{NH}}_3$ y ${\text{HNO}}_3$, justifique, según la teoría de Brönsted-Lowry:

a) Cuáles pueden actuar sólo como ácidos y cuáles sólo como bases. [0,75 puntos]

b) Cuáles pueden actuar como ácidos y como bases (anfótero). [0,25 puntos]

Según la teoría de Brönsted-Lowry, un ácido es toda especie capaz de $\mathbf{\text{ceder}}$ un protón y una base, toda especie capaz de $\mathbf{\text{captarlo}}$. Así que para clasificar cada especie hay que preguntarse dos cosas: si tiene algún hidrógeno que pueda soltar y si tiene algún par de electrones libre con el que pueda recibir uno.

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{Cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{les}}\mathbf{\text{pueden}}\mathbf{\text{actuar}}\mathbf{\text{s}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{lo}}\mathbf{\text{como}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cidos}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{les}}\mathbf{\text{s}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{lo}}\mathbf{\text{como}}\mathbf{\text{bases.}}\mathbf{\text{[0,75}}\mathbf{\text{puntos]}}$

$\mathbf{\text{Solo}}\mathbf{\text{como}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cidos}}$: el ácido etanoico y el ácido nítrico.

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

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

Los dos ceden el protón del grupo ácido. El nítrico lo hace por completo, es un ácido fuerte, mientras que el etanoico es débil y se disocia solo en parte. Ninguno de los dos puede captar un protón para dar una especie estable, así que en disolución acuosa se comportan únicamente como ácidos.

$\mathbf{\text{Solo}}\mathbf{\text{como}}\mathbf{\text{base}}$: el amoniaco.

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

El nitrógeno tiene un par de electrones no enlazante con el que capta el protón. Y no puede actuar de ácido porque cederlo lo dejaría como $\mathrm{N}{\mathrm{H}}_2^{-}$, el ion amiduro, una base tan fuerte que no subsiste en agua.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{Cu}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{les}}\mathbf{\text{pueden}}\mathbf{\text{actuar}}\mathbf{\text{como}}\acute{\mathbf{\text{a}}}\mathbf{\text{cidos}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{como}}\mathbf{\text{bases}}\mathbf{\text{(anf}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{tero).}}\mathbf{\text{[0,25}}\mathbf{\text{puntos]}}$

El ion $\mathbf{\text{hidrogenocarbonato}}$, $\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3^{-}$, que es $\mathbf{\text{anf}}\acute{\mathbf{\text{o}}}\mathbf{\text{tero}}$ porque cumple las dos condiciones a la vez: conserva un hidrógeno que puede ceder y tiene pares libres en los oxígenos con los que puede captar otro.

Como ácido:

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

Como base:

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

Es justo esa doble capacidad la que hace del par ${\mathrm{H}}_2\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3\mathrm{/}\mathrm{H}\mathrm{C}{\mathrm{O}}_3^{-}$ la disolución reguladora que mantiene el pH de la sangre en torno a 7,4.