La base conjugada de un ácido débil también es una base débil. Si es así, ¿por qué OH [matemática] ^ – [/ matemática] es una base fuerte (aunque es una base conjugada de un ácido débil H [matemática] _2 [/ matemática] O)?

Fuerza de los ácidos

En el concepto de la teoría de ácidos y bases de Brønsted-Lowry, los ácidos son donantes de protones . Los ácidos pueden ser fuertes o débiles. La fuerza de un ácido se refiere a la cantidad de disociación que sufre el ácido. Por ejemplo, tome la siguiente disociación de un ácido:

HA (aq) [math] \ rightleftharpoons [/ math] H [math] ^ + [/ math] (aq) + A [math] ^ – [/ math] (aq)

En un ácido fuerte, el equilibrio se encuentra muy a la derecha. En el caso de un ácido débil, el equilibrio se encuentra muy a la izquierda. Por lo tanto, su constante de equilibrio ([matemática] \ text {K} _ {\ text {a}} [/ math]) se puede definir como:

[matemáticas] \ text {K} _ {\ text {a}} = \ frac {[\ text {H} ^ +] [\ text {A} ^ -]} {[\ text {HA}]} [/ matemáticas]

El logaritmo negativo de base 10 de [math] \ text {K} _ {\ text {a}} [/ math] es [math] \ text {pK} _ {\ text {a}} [/ math]:

[math] \ text {pK} _ {\ text {a}} [/ math] [math] = – \ text {log} _ {10} [\ text {K} _ \ text {a}] [/ math ]

La fuerza de un ácido se mide por su valor [math] \ text {pK} _ {\ text {a}} [/ math]. En otras palabras, cuanto más bajo es el valor de [math] \ text {pK} _ {\ text {a}} [/ math], más fuerte es el ácido.

Ahora, ¿qué hace que un ácido sea fuerte?

  1. El ion hecho debe ser energéticamente estable.
  2. Una vez que se forma el ion, no debe volver a convertirse en la molécula de la que proviene
  3. La naturaleza de la molécula original debería favorecer la pérdida de un ion hidrógeno.
  4. El enlace que contiene el ion hidrógeno no debe ser demasiado fuerte.

El primer factor se refiere a la distribución de la carga de la base conjugada. Cuanto mayor es la propagación de la carga negativa, más estable es la base conjugada. Por ejemplo, -COO [matemática] ^ – [/ matemática] es más estable que -CH [matemática] _2 [/ matemática] O [matemática] ^ – [/ matemática] porque la carga se extiende (debido a la resonancia) en el primero que en el segundo, por lo tanto, el primero es más estable (y por lo tanto, su padre es un ácido más fuerte).

El segundo factor tiene que ver con su capacidad de aislamiento. Esto significa aquí que cuanto mayor es el aislamiento, mayores son las moléculas y los iones separados, por lo tanto, evita que vuelvan a reaccionar. Esto se mide por la constante dieléctrica; cuanto mayor es la constante dieléctrica, mayor es la capacidad de aislamiento.

El tercer factor está relacionado con la naturaleza de la molécula original. Si la molécula original fomenta la ionización, entonces es un ácido más fuerte. Esto también está relacionado con la termodinámica, pero no profundicemos en eso.

El cuarto factor tiene que ver con la fuerza del enlace que contiene el ion hidrógeno. Si el enlace es débil, entonces es más fácil romperlo para producir un ion hidrógeno. Esto se puede ver en los casos de haluros de hidrógeno; El enlace de HI es muy débil en comparación con HF. Esto hace que el HI sea un ácido más fuerte que el HF, ya que es más fácil obtener un ion hidrógeno de HI que el HF.

Desde un punto de vista termodinámico, la posición de un equilibrio es tal que la entropía adoptada es máxima.

Bases conjugadas y fuerza de los ácidos.

Las bases conjugadas son aquellas especies que quedan cuando una molécula pierde un ion hidrógeno. Se llama ‘base’ ya que teóricamente puede recuperar un ion de hidrógeno, ya que las bases son aceptores de iones de hidrógeno.

Cuanto más fuerte es el ácido, más débil es su base conjugada. Lo contrario también es cierto, cuanto más débil es el ácido, más fuerte es la base conjugada. Por ejemplo, en el caso del HCl (aq), es un ácido muy fuerte. Esto hace que su base conjugada Cl [matemática] ^ – [/ matemática] (aq) sea una base muy débil.

La razón por la cual el ion hidróxido es una base tan fuerte es que es un ácido terrible. ¡De Verdad! Usemos el mismo argumento que ha usado. Sin embargo, primero debemos establecer el valor de [math] \ text {pK} _ {\ text {a}} [/ math] de agua.

En pocas palabras, [matemáticas] \ text {pK} _ {\ text {a}} [/ matemáticas] de agua es 14.0 [1] a 25 ° C. (No es 15.7 como se cita comúnmente). Usando el logaritmo de tu relación:

[matemáticas] \ text {pK} _ {\ text {w}} = \ text {pK} _ {\ text {a}} + \ text {pK} _ {b} [/ math]

[math] \ text {pK} _ {\ text {b}} [/ math] viene como 0, lo que lo convierte en una base muy sólida. Como comparación, la [matemática] \ text {pK} _ {\ text {b}} [/ math] de NaOH es 0.2 [2]

Ahora, esta cifra realmente depende. Si [math] \ text {pK} _ {\ text {a}} [/ math] se acerca al medio, entonces es cierto que la base conjugada tampoco es tan fuerte. Sin embargo, dado que [math] \ text {pK} _ {\ text {a}} [/ math] del agua está en un extremo, podría argumentar que la base conjugada es muy fuerte.

En el caso del cianuro, su ácido progenitor HCN es un ácido algo “débil”. Su [matemática] \ text {pK} _ {\ text {a}} [/ math] está cerca del término medio (alrededor de 9.21 [3]). Por lo tanto, su base conjugada tendría una [matemática] \ text {pK} _ {\ text {b}} [/ math] de 4.79, ¡lo cual no es tan fuerte en comparación con el hidróxido! Cada disminución en el punto representa un incremento de fuerza diez veces mayor. Por otro lado, HCl tiene un valor [math] \ text {pK} _ {\ text {a}} [/ math] comúnmente citado de -3.0, lo que hace que su base conjugada tenga un [math] \ text {pK} _ {\ text {b}} [/ math] igual a 17.0, que es una base muy, muy débil.

En un resumen de lo anterior, los ácidos con [matemáticas] \ text {pK} _ {\ text {a}} [/ matemáticas] cerca del medio (alrededor de 7) tienden a tener bases conjugadas débiles también. Los que están alrededor de las extremidades (como 14 o 0) tienden a tener bases conjugadas realmente fuertes (o débiles) (dependiendo de si es ≥14 o ≤0).

Otras lecturas

  • La respuesta de Nissim Raj Angdembay a ¿Por qué el cianuro es una base débil?

Notas al pie

[1] ¿Cuál es el pKa del agua?

[2] hidróxido de sodio

[3] Cianuro de hidrógeno

Lo dicho anteriormente está mal …

  • Conjugación de pares ácido-base : cuando un ácido pierde un protón, la parte residual del mismo tenderá a aceptar un protón, por lo que se comportará como una base.
  • Tales pares de sustancias que difieren entre sí por un protón se conocen como pares conjugados ácido-base.

OH— es una base fuerte como …

H2O – H + da OH— como base fuerte

Y

H2O + H + da H3O + como ácido fuerte

Por lo tanto, Base Conjugada = Ácido Bronsted – H +

Ácido Conjugado = Base Brosted + H +

Conceptualmente eso es incorect.
Generalmente, un ácido más débil da una base conjugada más fuerte.
Por ejemplo, el alcohol etílico es un ácido muy débil, no se disocia apreciablemente bien en agua. Pero su base conjugada, el etóxido , es una base muy fuerte.
El ion cianuro no es una base débil, sino una base moderada. En algunos lugares es apreciablemente básico.
La razón por la cual el HCN es un ácido débil es porque el CN- es una base fuerte y en un equilibrio la reacción favorece el lado que forma la base más débil.

OH- es una base fuerte, pero solo si es soluble. NaOH está completamente ionizado en Na + y OH-, por lo que es una base fuerte. El Mg (OH) 2 es solo ligeramente soluble, por lo que no hay mucho OH- disponible, por lo que es una base débil. Además, la reacción

NH3 + H2O ===> NH4 + + OH-

no avanza mucho, por lo que no hay mucho OH disponible, a pesar de que NH3 es bastante soluble.