Cómo calcular la constante de ionización ácida »Wiki Ùtil

Introducción a la constante de ionización ácida

Cuando se despierte por la mañana, puede comenzar el día con un buen vaso de jugo de naranja. El delicioso sabor ácido llega a tu lengua y sabes que hoy te irá bien. Pero luego puede que se pregunte: ¿por qué es seguro beber jugos de naranja mientras que beber una cantidad similar de ácido clorhídrico probablemente no terminaría tan bien? La respuesta está en la constante de ionización ácida. En esta lección, calcularemos la constante de ionización del ácido, describiremos su uso y la usaremos para comprender cómo los diferentes ácidos tienen diferentes fortalezas.

Definición de la constante de ionización ácida

La constante de ionización ácida , también llamada ‘constante de disociación ácida’ o ‘constante de acidez’, es una medida de la cantidad de ácido desprotonado (que es cuando no está unido a un hidrógeno), en comparación con las moléculas que todavía están unidas a un hidrógeno. Veamos un ejemplo simple de un ácido:

En este ejemplo, el ácido HA se desprotona al perder un hidrógeno en el agua y convertirse en A-. Sabemos que no todo el HA ácido se desprotona, por lo que podemos escribir una constante para establecer una proporción de cuánto ha reaccionado y cuánto no ha reaccionado con el agua. Al igual que con cualquier otra fórmula de equilibrio químico, podemos escribir la constante de equilibrio como:

Recuerda que una molécula entre paréntesis como esta …

… es la concentración molar de la molécula, el número de moles de HA por litro de solución en este caso agua. Multiplicamos la concentración molar de los productos, los químicos a la derecha de la ecuación, y dividimos esto por la concentración de los reactivos, los químicos a la izquierda de la ecuación. Pero, si usamos la K anterior, casi siempre será un número extremadamente pequeño porque la mayor parte de una solución de agua es agua. Por lo tanto, podemos modificar la constante de equilibrio anterior a esto:

Ya no estamos mirando la cantidad de agua en la solución, y el K cambia de una constante de equilibrio estándar a un valor mucho más manejable y se convierte en Ka, la constante de ionización ácida.

Ejemplo real de una constante de ionización ácida

Como ejemplo, veamos el ácido clorhídrico, HCl. Cuando agregamos HCl sólido al agua, tenemos la siguiente reacción:

Luego completamos la constante de equilibrio como lo hicimos anteriormente, dividiendo la concentración de los productos por los reactivos:

A continuación, quitamos la concentra

Uso constante de ionización ácida

Pensando en nuestro ejemplo del desayuno y el ácido clorhídrico, podemos usar el Ka para determinar por qué el jugo de naranja es picante, pero nuestro otro ácido es destructivo. La constante de ionización del ácido del ácido clorhídrico es casi infinita. Cuando se disuelve el ácido clorhídrico, casi todas las moléculas se separan en Cl- y H + y están listas para reaccionar con cualquier cosa con la que entren en contacto. El ácido cítrico es otra historia. Este ácido es mucho más débil y su valor es mucho menor que uno. Entonces, el ácido cítrico es ligeramente ácido ya que la mayoría de las moléculas no se han desprotonado, mientras que el HCl es principalmente iones reactivos.

Ácidos polipróticos

Pero, ¿qué pasa con los ácidos con múltiples protones? El ácido cítrico es una sustancia química. El ácido cítrico tiene tres porciones ácidas separadas de la molécula, y podemos calcular el Ka de cada uno como se indicó anteriormente, pero recuerde que cada Ka está separado de los demás.

El ácido cítrico tiene una fórmula un poco más larga, por lo que para este ejemplo abreviaremos el químico como cítrico y colocaremos la cantidad de hidrógenos al frente del químico.

La primera reacción del ácido cítrico es:

y usando nuestro método anterior para calcular Ka obtenemos:

Luego podemos pasar al segundo protón:

y

Cada forma del ácido tiene su propio Ka que se encuentra por separado entre sí.

Resumen de la lección

La constante de ionización ácida , Ka, es una forma de medir la cantidad de ácido desprotonado en una solución. Ka se calcula de la misma manera que calculamos otras constantes de equilibrio, pero en esta constante específica, la concentración del solvente se deja fuera de la ecuación. Podemos usar esta medida para determinar qué tan fuerte es cada uno comparado entre sí. Cuanto mayor sea el valor, más desprotonación de cada molécula de ácido. También podemos calcular varios Ka diferentes para una molécula si el ácido tiene múltiples protones que puede perder calculando por separado cada valor.