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B2Q U08.1 Hidrólisis - Contenido educativo
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Hola a todos, soy Raúl Corraliza, profesor de química de segundo de bachillerato en el IES Arquitecto Pedro Gumiel de Alcalá de Henares
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y os doy la bienvenida a esta serie de videoclases de la unidad 8 dedicada a la segunda parte del estudio de las reacciones ácido-base.
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En la videoclase de hoy discutiremos la hidrólisis.
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En esta videoclase vamos a estudiar el fenómeno de hidrólisis, que es el que ocurre cuando se
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introduce una sal dentro de agua y lo que se observa es que tras la disociación de la sal,
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la disolución resultante tiene un cierto carácter ácido o básico. ¿Qué es lo que está ocurriendo
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para que al introducir una sal en agua lo que me quede sea una disolución con carácter ácido o
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básico. Pues vamos a ir por partes. En primer lugar, vamos a considerar que tenemos una sal
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AB que en disolución acuosa se disocia en un cation A+, y un anión B-. Vamos a suponer que
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se trata de una sal binaria, aunque podríamos operar igualmente con una oxosal. Y en este caso
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estamos considerando que esta sal no es completamente soluble y se establece un cierto equilibrio,
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aunque en realidad podríamos pensar igualmente que tuviéramos una sal soluble y en ese caso
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únicamente representaríamos una flecha a la derecha. Pero la esencia es que en agua introducimos
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una cierta sal y automáticamente obtenemos un electrolito. Lo que obtenemos es una disolución
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de cationes A más y B menos. Estos cationes A más son susceptibles de reaccionar con el agua.
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De la siguiente manera, vamos a dar un pequeño salto y vamos a venirnos a esta ecuación que
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tenemos aquí. Es posible que los cationes A más reaccionen con el agua y que sean capaces de
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romperla en hidrón más hidróxido. De ahí el nombre hidrólisis. Supongamos que los hidrones quedan
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libres y que los hidróxidos con carga negativa fueran capaces de combinarse con este cation A
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más, regenerando este AOH, que sería una base. Así pues, aquí lo que estamos viendo es que A
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sería el ácido conjugado de esta base AOH, puesto que aquí tenemos el hidrón, que es un ácido,
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conjugado de este agua que se estaría comportando como una base.
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Y podría ser que se estableciera este equilibrio.
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El efecto de añadir cationes A+, junto con el agua, sería formar una disolución con carácter ácido,
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puesto que los A más romperían la molécula de agua, insisto, hidrólisis, se quedarían con los OH y dejarían en la disolución aumentando la concentración de hidrones.
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Esto por un lado con el cation A más.
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¿Qué es lo que podría ocurrir por otro lado con el anión B menos?
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Vamos a irnos un poquito más abajo de lo que estábamos antes y vamos a echar un vistazo a esta otra ecuación.
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Los aniones B menos, a su vez, son susceptibles de reaccionar con moléculas de agua.
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Nuevamente serían capaces de romperla, insisto en el término hidrólisis, rotura del agua, formando hidrones e hidróxidos.
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En este caso los hidróxidos van a quedar libre y los hidrones son los que se van a combinar con los iones B-, formando la sustancia HB.
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Esta sustancia HB tiene carácter ácido, sería el ácido conjugado del anión B- que tiene carácter básico.
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Y aquí tenemos los hidróxidos, que es la base conjugada del agua.
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Así pues, el efecto de haber añadido aniones B- dentro del agua sería el que la disolución resultante tenga carácter básico, puesto que B- rompe la molécula de agua, se queda con el hidrón y lo que ocurre es que aumenta la concentración de iones hidróxido.
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Como veis, algo que a priori era inocente, introduzco una sal en agua, puede desencadenar dos tracciones ácido-base completamente distintas, puesto que la sal se disocia, hasta aquí nada, tenemos un cation y un anión, pero el cation es susceptible de combinarse con los hidróxidos del equilibrio iónico del agua, el anión es susceptible de combinarse con los hidrones del equilibrio iónico del agua, en el fondo es eso lo que estaría aquí ocurriendo,
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y resulta que por un lado aumenta la concentración de hidrones y por otro lado aumenta la concentración de hidróxidos y tenemos dos efectos contrarios.
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El que la disolución resultante de la disociación de esta sal tenga carácter ácido, básico o neutro va a depender de la fortaleza de este cation A+, como ácido, de este anión B- como base,
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no solamente en términos absolutos sino también en términos relativos.
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En la discusión nos vamos a encontrar con cuatro situaciones distintas, que son las que tenéis aquí descritas.
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De momento, para poder entender bien qué es lo que tenemos aquí, vamos a prestar atención a estas dos reacciones que son las que había comentado anteriormente.
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Vamos a analizarlas en paralelo, puesto que nosotros cuando introducimos la sal estamos introduciendo simultáneamente y en proporción estequiométrica
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tanto los cationes A+, como los aniones B-.
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En principio, los cationes A más van a estar en equilibrio con la base conjugada que le corresponde a OH
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y los aniones B menos se van a encontrar en equilibrio con el ácido conjugado que les corresponde HB.
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El primero de los casos que tenemos aquí representado, el más sencillo de todos, es
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qué es lo que ocurre si esta base, la conjugada del cation A más y este ácido, el conjugado del anión B menos, son ambos fuertes.
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En tal caso, este equilibrio no existe, estaría completamente desplazado hacia la izquierda, puesto que en cuanto se formaran tanto el ácido como la base, siendo fuertes, se disocian por completo, nos volveríamos otra vez a este estado de aquí.
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En ese caso, ni el catión ni el anión producen hidrólisis, en ningún caso llegan a romper la molécula de agua para regenerar el ácido y la base conjugados que les corresponde e hidrones o binhidróxidos.
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En ese caso, cuando se forman los cationes y los aniones con la disociación de la sal, no ocurre nada más. Este proceso no ocurre. Ambos equilibrios, insisto, están completamente desplazados hacia la izquierda. No se produce hidrólisis y la disolución resultante tiene carácter neutro.
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Es el caso de lo que ocurre cuando se produce la neutralización completa de una disolución que contiene un ácido y una base, ambos fuertes, en proporciones de quiométrica.
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Se va a formar una sal y agua, no va a haber ni ácido ni base en exceso. La sal resultante es conjugada o proviene de un ácido fuerte y una base débil. No experimenta hidrólisis y en ese caso, en la neutralización, lo que tendremos es un pH igual a 7. La disolución tiene carácter neutro.
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Supongamos a continuación que nuevamente se producen estos cationes y estos aniones por la disociación de la sal
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y supongamos a continuación, como un segundo caso, que este ácido fuera fuerte y esta base fuera débil
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En tal caso el anión no produce hidrólisis, no rompe la molécula de agua para regenerar el ácido conjugado y liberar iones OH
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Puesto que este ácido, por hipótesis, es un ácido fuerte y este equilibrio estaría completamente desplazado hacia la izquierda. Así que en este caso el anión no experimenta hidrólisis, pero el catión sí.
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En el caso en el que esta base fuera débil, y el cation por supuesto también lo va a ser, se establece este equilibrio del cation con el agua.
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Esta agua experimenta hidrólisis, se puede romper, y aunque sea parcialmente, habrá una cierta cantidad de estos cationes que reaccionen con agua para regenerar esta base.
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Y lo que quedarán libres serán una cierta cantidad de hidrones en proporción estequiométrica.
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Y en el equilibrio lo que veremos es que ha aumentado la concentración de hidrones con respecto a lo que había en el agua pura antes de que añadieramos la sal. En ese caso, y consecuentemente, la disolución va a tener carácter ácido, puesto que la concentración de hidrones está aumentando. Es lo que tenemos aquí en este segundo punto.
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Como tercera posibilidad, veamos el caso contrario.
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Supongamos que cuando se producen los cationes y los aniones en proporción estequiométrica por la disociación de la sal,
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resulte que esta base conjugada del cation sea fuerte y este ácido conjugado del anión sea débil.
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En tal caso, este primer equilibrio no se establece.
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El cation no produce hidrólisis, puesto que si se produjera, esta base siendo fuerte se disociaría por completo.
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este equilibrio estaría completamente desplazado hacia la izquierda. En cambio, puesto que aquí lo
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que tenemos es este anión que va a ser una base débil conjugado de este ácido que va a ser débil,
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sí se va a establecer un equilibrio y aunque sea parcialmente, algunos de estos aniones serán
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capaces de reaccionar con el agua, romperla, robarle un hidrón para regenerar este ácido Hb,
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aunque sea parcialmente, y produciendo iones hidróxido en proporción estequiométrica.
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Consecuentemente, aquí lo que veríamos es que la disolución tiene carácter básico, puesto que lo que estamos observando es que aumenta la concentración de iones hidróxido.
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Esto es, como dije antes, lo que tenemos aquí en este tercer punto.
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El cuarto y último caso, el más complejo, es el que corresponde a qué es lo que ocurre cuando tanto el cationa más como el anión de menos son conjugados de una base y un ácido, ambos débiles.
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En este caso, para poder discutir el carácter ácido-base de la disolución, tenemos que ver qué es lo que ocurre con la constante de acidez de A+, que es un ácido, en comparación con la constante de basicidad de B-, que es una base.
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Supongamos que la constante de acidez de A más fuera mayor que la constante de basicidad de B menos.
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En ese caso, en el equilibrio de A más habrá una concentración de hidrones que será mayor que, en el equilibrio de B menos, la concentración de hidróxidos.
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Así pues, puesto que la concentración de hidrones provenientes de este equilibrio va a ser mayor que la concentración de hidróxidos provenientes de este otro,
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la disolución en su conjunto va a tener carácter ácido.
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al revés supongamos que la constante de acidez de a más fuera más pequeña que
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la constante de basicidad de b menos en ese caso la concentración de hidrones
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provenientes de este equilibrio va a ser menor que la concentración de iones
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hidróxido que provienen de este otro y consecuentemente puesto que la
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concentración de hidrones es menor que la concentración de hidróxidos la
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disolución va a tener carácter básico la disolución va a tener carácter
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neutro cuando ambas dos constantes, la de acidez de A más y la de basicidad de B menos, sean
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aproximadamente iguales, en cuyo caso estas concentraciones van a ser aproximadamente iguales
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y en ese momento lo que tendríamos será una disolución con un carácter aproximadamente neutro,
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con un pH aproximadamente igual a 7. Con respecto al fenómeno de la hidrólisis quisiera hacer un
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par de observaciones. La primera es que este fenómeno no corresponde única y exclusivamente
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a lo que hemos visto, esto es, a introducir una sal dentro de agua pura, sino que la hidrólisis
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es un fenómeno que también aparece en el estudio de las neutralizaciones ácido-base.
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En la unidad anterior habíamos visto el caso de la neutralización de un ácido y una base
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fuertes y habíamos discutido que si la base se encontraba en exceso, la disolución resultante
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iba a tener carácter básico. Si el ácido se encontraba en exceso, la disolución tendría
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carácter ácido. Si ácido y base se encontraran en proporción estequiométrica, entonces
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podríamos pensar que nos encontramos con una disolución de carácter neutro. Bueno,
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pues eso sí es así por el mero hecho de que estamos estudiando la neutralización
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de ácido y base fuertes. Supongamos que estamos en un caso general y estamos estudiando la
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neutralización de un ácido y una base cualesquiera. En tal caso, el hecho de que tengamos ácido
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en exceso conduce a una disolución de carácter ácido, el que tengamos una base en exceso conduce
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a una disolución de carácter básico es correcto, pero ¿qué es lo que ocurre si ácido y base se
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encuentran en proporción estequiométrica? Van a reaccionar por completo, van a formar una sal y
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agua, pero eso no garantiza que la disolución resultante tenga carácter neutro y la razón es
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el fenómeno de la hidrólisis. La sal que se forma por la neutralización del ácido y de la base se
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va a encontrar disociado aunque sea parcialmente tal y como hemos visto y como hemos discutido en
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esta videoclase y dependiendo de si el cation y el anión son conjugados de un ácido o una base
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fuerte o débil nos podremos encontrar en uno de estos casos. Tan sólo en el caso en el que tengamos
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una neutralización de un ácido fuerte y una base fuerte el anión y el cation que van a formar la
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sal no van a experimentar hidrólisis, nos encontraríamos en este caso, y tenemos garantizado
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sin necesidad de nada más, únicamente con establecer esto, que el pH de la disolución
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resultante va a ser 7. En el caso en el que estuviéramos estudiando la neutralización de
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un ácido fuerte y una base débil, en ese caso, incluso aunque tengamos ambas especies en proporción
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estequiométrica, no podemos garantizar que tengamos el pH neutro, pH igual a 7, puesto que la sal que
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se produzca la neutralización va a disociarse, el cation va a experimentar hidrólisis mientras que
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el anión no y lo que vamos a hacer es tener una disolución de carácter ácido. Al revés, en el
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caso en el que se produjera la neutralización de un ácido débil y una base fuerte, el hecho de que
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reaccionen por completo no garantiza, no produce una disolución de carácter neutro con pH 7, sino
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que tal y como hemos discutido en esta videoclase, lo que obtendríamos es una disolución de carácter
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básico. No basta con decir neutralización de ácido fuerte y base débil va a tener carácter ácido
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porque el ácido es fuerte y las bases débil. Tenemos que justificarlo o tendremos que justificarlo
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haciendo referencia al proceso de hidrólisis. No va a quedar otra. La otra circunstancia en la cual
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podríamos tener una neutralización con carácter neutro en sentido estricto sin que se tratara de
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la neutralización de un ácido fuerte y una base fuerte en proporción estequiométrica sería este
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último caso que tenemos aquí. Cuando tuviéramos un ácido débil y una base débil con constante
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de acidez y de basicidad similares, ¿qué se encontrarán en proporción estequiométrica? En
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tal caso nos encontraríamos con una disolución con un pH aproximadamente neutro. En cuanto a la
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segunda observación que quiero haceros es que esta discusión del hidrólisis, tal y como hemos visto
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aquí es meramente cualitativa. Esta discusión nos permitiría justificar si la disolución de una sal
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o bien lo que obtuviéramos tras la neutralización completa de un ácido con una base va a tener
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carácter ácido, básico o neutro. Si quisiéramos calcular el valor concreto de pH o de pOH o la
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concentración de oxidáneos o de hidróxido en el equilibrio, necesitaríamos conocer el valor de la
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constante de acidez o de basicidad que correspondiera para hacer el cálculo correspondiente a estos
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equilibrios, exactamente igual que hacíamos en la unidad anterior, y así poder determinar el pH o
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el pOH. En referencia a esto que hemos estudiado en esta videoclase, el fenómeno de la hidrólisis,
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ya podéis resolver los ejercicios propuestos 1 y 2. En el aula virtual de la asignatura tenéis
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disponibles otros recursos, ejercicios y cuestionarios. Asimismo, tenéis más información
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en las fuentes bibliográficas y en la web. No dudéis en traer vuestras dudas e inquietudes a
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clase o al foro de dudas de la unidad en el aula virtual. Un saludo y hasta pronto.
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- Idioma/s:
- Autor/es:
- Raúl Corraliza Nieto
- Subido por:
- Raúl C.
- Licencia:
- Reconocimiento - No comercial - Sin obra derivada
- Visualizaciones:
- 77
- Fecha:
- 21 de agosto de 2021 - 18:43
- Visibilidad:
- Público
- Centro:
- IES ARQUITECTO PEDRO GUMIEL
- Duración:
- 17′ 05″
- Relación de aspecto:
- 1.78:1
- Resolución:
- 1024x576 píxeles
- Tamaño:
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