¿Qué ocurre cuando a una solución de un ácido débil, que está en equilibrio, se le agrega alguna base, (OH-)?
Esta pregunta se puede resolver con los conceptos que se han aprendido en los temas que se han analizado en el presente capítulo.
En primer lugar, hay tener presente que, al entrar en solución, un ácido débil no se disocia totalmente, el grado de disociación está regido por la constante Kac de acuerdo a la Ecuación 3.6, (ver la Figura 3.6), (Nota: tanto la ecuación como la figura se encuentran en la sección de ácidos y bases). En la solución se encontrarán protones, H+, la sal, A- y ácido sin disociar, HA, en una concentración tal que se satisface la igualdad:
En segundo lugar, hay que recordar que la concentración de cada una de las especies moleculares depende del valor de Kac que tenga el ácido. Un Kac pequeño, implica un ácido débil y por lo tanto poca disociación, y un valor alto implica todo lo contrario, es decir, mucha disociación. El ácido se disocia hasta que se satisface la Ecuación 3.6.
El tercer punto que hay que considerar es que una base, OH-, tiende a reaccionar con los protones tal y como se aprecia en la Ecuación 3.24.
La pregunta se contestará con un ejemplo numérico, para que el lector pueda formar en su mente una imagen clara del proceso, pero no hay que olvidar que éste es sólo un ejemplo, con un número muy pequeño de moléculas. En la realidad, los experimentos se hacen con números de moléculas extraordinariamente más altos. Tampoco se especifican las unidades en las que se expresa la concentración:
Suponga que se tienen 300 moléculas de un ácido débil cualquiera, HA. Cuando éste entra en solución y se alcanza el equilibrio, se detectan las siguientes concentraciones de las diferentes especies moleculares: [H+] = [A-] = 50 y [HA] = 250, lo cual permite deducir, utilizando la Ecuación 3.6, que la constante de equilibrio, Kac, es igual a 10.
Kac = [H+] [A-] / [HA] = (50 x 50)/250 = 2500/250 = 10
Si al sistema se le agregan 25 moléculas de una base cualquiera, OH-, hay una reacción, (Ecuación 3.24): 25H+ + 25OH- producen 25H2O, que consume veinticinco protones y se produce un desequilibrio, ya que ahora: [H+] = 50 – 25 = 25, [OH-] = 50 y [HA] = 250, ahora el valor de Kac no se satisface:
Kac = [H+] [A-] / [HA] = [(50-255) x 50]/250 = 1250/250 =
Pero Kac es una constante, cuyo valor no depende de la concentración, de tal forma que el sistema reacciona disociando más ácido para compensar los protones consumidos y así regresar al equilibrio.
Si se disocian 13 moléculas de ácido, se tendrían los siguientes valores: [HA] = 250 – 13 = 237, [H+] = 25 + 13 = 38 y [A-] = 50 + 13 = 63
Kac = [H+] [A-] / [HA] = (38 x 63)/237 = 2394/237 = 10
En suma, lo que ocurre al agregar una base a una solución en equilibrio de un ácido, es lo siguiente:
· La base consume protones y altera el equilibrio, Kac ya no se satisface.
· Parte del ácido que estaba sin disociar, se disocia, produciendo más protones, hasta que Kac alcanza nuevamente su valor de equilibrio.
Es fácil ver que si se sigue agregando una base a la solución del ácido, llega un momento en que todo el ácido que estaba sin disociar se transforma en la sal.
El efecto de aumentar la concentración de protones a una solución de un ácido débil produce el efecto contrario, los protones reaccionan con la sal A-, produciendo un aumento en la concentración de ácido sin disociar:
H+ + A- -----------------> HA