Ejercicio resuelto de Teoría Brönsted-Lowry · Química · 2020

i) Defina ácido y base según la teoría de Brönsted-Lowry. [0,50 puntos]

ii) Dadas las siguientes especies químicas: $\text{CO}_3^{2-}$, $\text{NH}_4^{+}$ y $\text{HSO}_4^{-}$ indique si pueden actuar como ácidos o como bases, escribiendo sus correspondientes reacciones químicas. [1,0 punto]

iii) Explique el significado de sustancia anfótera y escriba dos ejemplos buscándolos en las reacciones químicas del apartado anterior. [0,50 puntos]

$\textbf{i) Defina ácido y base según la teoría de Brönsted-Lowry. [0,50 puntos]}$

Según Brönsted y Lowry, $\textbf{ácido}$ es toda especie capaz de ceder un protón y $\textbf{base}$, toda especie capaz de aceptarlo.

La definición es relacional: no hay ácido sin base que recoja el protón, de modo que toda reacción ácido-base es una transferencia. Al ceder su protón, un ácido se convierte en su base conjugada, y ambos forman un par conjugado que se diferencia justo en un $\mathrm{H^+}$.

$\textbf{ii) Dadas las siguientes especies químicas: CO₃²⁻, NH₄⁺ y HSO₄⁻ indique si pueden actuar como ácidos o como bases, escribiendo sus correspondientes reacciones químicas. [1,0 punto]}$

El $\mathrm{CO_3^{2-}}$ no tiene ningún protón que ceder, así que solo puede actuar como $\textbf{base}$:

$\mathrm{CO_3^{2-}} + \mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{HCO_3^-} + \mathrm{OH^-}$

El $\mathrm{NH_4^+}$ tiene protones y no tiene pares libres disponibles, así que solo puede actuar como $\textbf{ácido}$:

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

El $\mathrm{HSO_4^-}$ puede hacer las dos cosas, porque conserva un protón y procede a su vez de la ionización de otro:

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

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

$\textbf{iii) Explique el significado de sustancia anfótera y escriba dos ejemplos buscándolos en las reacciones químicas del apartado anterior. [0,50 puntos]}$

Una sustancia anfótera es la que puede comportarse como ácido o como base según con quién reaccione: unas veces cede protones y otras los acepta.

El primer ejemplo es el $\textbf{ion hidrogenosulfato}$, $\mathrm{HSO_4^-}$, como se acaba de ver: cede su protón al agua y da sulfato, o lo capta de un medio ácido y da ácido sulfúrico.

El segundo es el $\textbf{agua}$, que aparece en todas las reacciones anteriores: actúa de ácido frente al carbonato, al que cede un protón, y de base frente al ion amonio, al que se lo acepta.