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128 CAPÍTULO 4 Reacciones en disolución acuosa

Figura 4.7 Ionización de HCl en
agua para formar el ion hidronio y
el ion cloruro.
1 8n 1

HCl 1 H 2 O H 3 O 1 1 Cl 2
8n

fuerte atracción por el polo negativo del H 2 O (el átomo de O). Por consiguiente, el protón
existe en forma hidratada, como se muestra en la fi gura 4.7. Así, la ionización del ácido
clorhídrico deberá escribirse como
1 2
HCl(ac) 1 H 2 O(l) ¡ H 3 O (ac) 1 Cl (ac)
1
El protón hidratado H 3 O se denomina ion hidronio . Esta ecuación muestra una reacción
en la cual un ácido de Brønsted (HCl) dona un protón a una base de Brønsted (H 2 O).
Los experimentos han demostrado que el ion hidronio se sigue hidratando, de mane-
ra que puede tener asociadas varias moléculas de agua. Como las propiedades ácidas del
protón no se alteran por el grado de hidratación, por conveniencia en este texto se usará
1
1
H (ac) para representar el protón hidratado, aunque la notación H 3 O es más cercana a
la realidad. Recuerde que las dos notaciones representan la misma especie en disolución
acuosa.
Entre los ácidos comúnmente utilizados en el laboratorio se encuentran el ácido clor-
Mapa del potencial electrostático hídrico (HCl) , el ácido nítrico (HNO 3 ) , el ácido acético (CH 3 COOH) , el ácido sulfúrico
1
del ion H 3 O . En la representación (H 2 SO 4 ) y el ácido fosfórico (H 3 PO 4 ) . Los tres primeros son ácidos monopróticos , es decir,
de espectro de color, la parte de la cada unidad de ácido libera un ion hidrógeno tras la ionización:
región más rica en electrones es
roja y la región más pobre en 1 2
electrones es azul. H ( l C ac) ¡ H (ac) 1 Cl (ac)
1
2
H N O 3 (ac) ¡ H (ac) 1 NO 3 (ac)
2
1
C H 3 COOH(ac) Δ CH 3 COO (ac) 1 H (ac)
En la mayoría de los casos los ácidos
inician con H en la fórmula o tienen un
grupo COOH. Como se mencionó antes, el ácido acético es un electrólito débil debido a que su ioniza-
ción es incompleta (obsérvese la doble fl echa). Por esta razón se dice que es un ácido
débil (vea la tabla 4.1). Por otro lado, el HCl y el HNO 3 son ácidos fuertes porque son
electrólitos fuertes, por lo que se ionizan completamente en disolución (observe el uso de
las fl echas sencillas).
El ácido sulfúrico (H 2 SO 4 ) es un ácido diprótico porque cada unidad del ácido pro-
Tabla 4.3 1
duce dos iones H , en dos etapas:
Algunos ácidos fuertes y
débiles comunes 1 2
H 2 SO 4 (ac) ¡ H (ac) 1 HSO 4 (ac)
22
1
2
Ácidos fuertes H S O 4 (ac) Δ H (ac) 1 SO 4 (ac)
Ácido clorhídrico HCl
El H 2 SO 4 es un electrólito fuerte o ácido fuerte (la primera etapa de ionización es com-
Ácido HBr pleta), pero el HSO 4 es un ácido débil o electrólito débil, y se requiere una doble fl echa
2
bromhídrico
para representar su ionización incompleta.
Ácido yodhídrico HI 1
Existen relativamente pocos ácidos tripróticos , los cuales producen tres iones H . El
Ácido nítrico HNO 3
ácido triprótico mejor conocido es el ácido fosfórico, cuyas ionizaciones son
Ácido sulfúrico H 2 SO 4
2
1
H 3 PO 4 (ac) Δ H (ac) 1 H 2 PO 4 (ac)
Ácido perclórico HClO 4
1
22
2
H 2 PO 4 (ac) Δ H (ac) 1 HPO 4 (ac)
Ácidos débiles 22 1 32
H P O 4 (ac) Δ H (ac) 1 PO 4 (ac)
Ácido fl uorhídrico HF
2
22
Ácido nitroso HNO 2 En este caso, las tres especies (H 3 PO 4 , H 2 PO 4 y HPO 4 ) son ácidos débiles y se utilizan
2
Ácido fosfórico H 3 PO 4 dobles fl echas para representar cada etapa de ionización. Los aniones como H 2 PO 4 y
22
HPO 4 están presentes en disoluciones acuosas de fosfatos, como NaH 2 PO 4 y Na 2 HPO 4 .
Ácido acético CH 3 COOH
En la tabla 4.3 se muestran algunos ácidos fuertes y débiles comunes.