TABLA A4. Constantes de Ionización de Ácidos y Bases Débiles:
Construcción y uso
La Tabla A4. , página 167 del Libro Verde, entrega los valores de las constantes de
equilibrio de reacciones de ácidos y bases débiles con agua.
Para hacer un buen uso de ella volvamos a las reacciones características de ácidos y bases
débiles con agua que ya conocemos
(1) HA(aq) + H2O(l) ↔ A-(aq) + H3O+(aq) Ka= [A-][H3O+]/[HA] donde HA ácido débil
(2) B(aq) + H2O(l) ↔ BH+(aq) + OH-(aq)
Kb=[BH+][OH-]/[B]
donde B base débil
Estas son reacciones reversibles. Podemos hacer el ejercicio de mirarlas en el sentido en
que están escritas y en el sentido inverso y reconocer quienes actúan como ácidos y bases
en cada caso. Elijamos (1) para hacerlo. El resultado se escribe a continuación (revíselo
para estar seguro de la nomenclatura)
(1) HA(aq) + H2O(l) ↔ A-(aq) + H3O+(aq) Ka= [A-][H3O+]/[HA]
Ácido1 + Base2 ↔ Base1 + Ácido2
Donde se numeraron las especies para reconocer aquellas que están relacionadas por el
proceso (HA/A- ; H2O/H3O+).
Ejercicio: (haga este ejercicio antes de seguir la lectura)
i. haga lo mismo para (2) y reconozca los pares relacionados, que llamamos pares
conjugados. (Mire la tercera trasparencia de la página 6-5 del Libro Verde.)
ii. escoja un ácido débil cualquiera mirando la Tabla A4. Y escriba (1) para ese ácido débil.
Identifique los pares conjugados. Ubique en la Tabla A4. Dónde aparece la base conjugada
del ácido débil que eligió. Haga lo mismo para una base débil.
Al finalizar el ejercicio se habrá dado cuenta que las columneas de ácidos débiles y bases
débiles de la Tabla A4 están ordenadas de tal forma que los pares acido-base conjugados
se ubican en la misma fila. Así aparecen por ejemplo HF/F - en la cuarta fila, HSO4-/SO4-2 en
la segunda*.
(*Nota: para HSO4-, ácido débil en agua, (1) es HSO4-(aq) + H2O(l) ↔ SO4-2(aq) + H3O+(aq)…convénzase que
esta es la reacción típica de un ácido débil en agua.)
Es importante que reconozca, antes de continuar, que las constantes de equilibrio que
aparecen en la Tabla A4 son las constantes de la reacción de los ácidos y bases débiles que
aparecen con agua. Por ejemplo, si elegimos el par conjugado HF/F -, Ka(HF) se refiere a
la reacción
(3) HF(aq) + H2O(l) ↔ F-(aq) + H3O+(aq) Ka(HF)= 7,2*10-4 y Kb(F-) se refiera a la reacción
(4) F-(aq) + H2O(l) ↔ HF(aq) + OH- (aq) Kb(F-)= 1,4*10-11
Note que la reacción (4) no es la inversa de (3), sino que la reacción de la base F-(aq) con
agua.
Existe una relación entre la Ka de la reacción de un ácido débil en agua y la K b de la
reacción de su par conjugado con agua que explica el diseño de la Tabla A4. Para
entenderla usaremos las Propiedades 3 y 4 sobre Operatoria con Constantes de Equilibrio
que aparece en la última trasparencia de la página 5-13 (mire la trasparencia antes de
continuar).
Construiremos (4) como suma de otros dos equilibrios conocidos. Primero escribiremos
(3) al revés:
(5)
(6)
F-(aq) + H3O+(aq) ↔ HF(aq) + H2O(l)
K= 1/Ka(HF) (propiedad 3)
H2O(l) + H2O(l) ↔ H3O+(aq) + OH-(aq) Kw
Sumando (5) y (6) obtenemos
(4) F-(aq) + H2O(l) ↔ HF(aq) + OH- (aq) Kb(F-). Por la Propiedad 4 entonces
Kb(F-)=Kw/ Ka(HF) o
Ka(HF)* Kb(F-)= K w
(7)
Es decir, el producto de la constante de acidez de cualquier ácido débil y la constante de
basicidad de su base conjugada es siempre constante e igual a Kw. (convénzase de que la
derivación hecha para el par HF/F - es general para cualquier fila de la Tabla A4.)
Vuelva a mirar ahora la Tabla y elija dos filas cualesquiera. Compruebe que el producto de
las constantes que aparecen en la misma fila da 1,0*10-14 (tabla a 25OC). Mire la tabla y
explique porqué si la fuerza relativa de los ácidos débiles que parecen aumenta de abajo
hacia arriba, la fuerza relativa de las bases débiles que aparecen debe aumentar de arriba
hacia abajo.
Ahora, si quiere escribir la reacción de cualquier ácido débil con agua, mirando en la Tabla
A4, puede reconocer en la misma fila a la base conjugada que debe resultar del proceso
ácido-base. Lo mismo para la reacción de una base débil. Y tiene las constantes a la mano.
La Tabla A4 es otro ejemplo de que un buen diseño es importante si
uno quiere entregar información de manera que sea útil y fácil de
usar.