Conceptos Clave de Química y Técnicas de Laboratorio

Clasificación de Ácidos y Bases

Ácidos fuertes: HCl, HBr, HI, H₂SO₄, HNO₃, HClO₄, HMnO₄, HClO₃. Bases fuertes: hidróxidos alcalinos y alcalinotérreos. Ácidos débiles: NH₄⁺, HF, HCN, H₂CO₃, ácidos orgánicos (metanoico, etanoico). Bases débiles: NH₃, CH₃NH₂ (metilamina)

Reacciones de Ácidos y Bases Débiles e Iones

Ácido acético o etanoico: CH₃COOH + H₂O ⇌ CH₃COO^- + H₃O⁺. Disolución de amoníaco: NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH^-. Ácido metanoico: HCOOH + H₂O ⇌ HCOO^- + H₃O⁺. Metilamina: CH₃NH₂(ac) + H₂O(l) ⇌ CH₃NH₃⁺(ac) + OH^-(ac). Ácido monoprótico débil: HV + H₂O ⇌ H₃O⁺ + V^-. Ion amonio: NH₄⁺ + H₂O ⇌ NH₃ + H₃O⁺. Acetato de sodio: NaCH₃COO → CH₃COO^- + Na⁺; CH₃COO^- + H₂O ⇌ CH₃COOH + OH^-. Cianuro de potasio: KCN → K⁺ + CN^-; CN^- + H₂O ⇌ HCN + OH^-. Nitrato de amonio: NH₄NO₃ → NH₄⁺ + NO₃^-; NH₄⁺ + H₂O ⇌ NH₃ + H₃O⁺. Acetato de amonio: NH₄CH₃COO → CH₃COO^- + NH₄⁺; CH₃COO^- + H₂O ⇌ CH₃COOH + OH^-; NH₄⁺ + H₂O ⇌ NH₃ + H₃O⁺. Ion acetato: CH₃COO^- + H₂O ⇌ CH₃COOH + OH^-. Ion cianuro: CN^- + H₂O ⇌ HCN + OH^-. Ácido fluorhídrico: HF + H₂O ⇌ F^- + H₃O⁺. Ion fluoruro: F^- + H₂O ⇌ HF + OH^-. Anilina: C₆H₅NH₂ + H₂O ⇌ C₆H₅NH₃⁺ + OH^-. Ácido acetilsalicílico: HC₉H₇O₄ + H₂O ⇌ C₉H₇O₄^- + H₃O⁺. Ion benzoato: C₆H₅COO^- + H₂O ⇌ C₆H₅COOH + OH^-

Principio de Le Chatelier

Según el Principio de Le Chatelier, cuando en un sistema en equilibrio se modifica algún factor externo (presión, temperatura o concentración), el sistema evoluciona, desplazándose en el sentido que contrarreste dicha modificación.

• a) Un aumento de temperatura desplaza el equilibrio en el sentido endotérmico. Si la reacción directa es exotérmica, el desplazamiento será hacia la izquierda.
• b) Al aumentar la presión, el equilibrio se desplaza en el sentido en que disminuye el número de moles gaseosos (hacia la derecha, en este caso).
• c) Al aumentar la concentración de un reactivo o producto, el equilibrio se desplaza para consumir el exceso. Si se aumenta la cantidad de hidrógeno, el desplazamiento será hacia donde se consume (es decir, hacia la derecha).
• d) Los catalizadores no afectan la posición del equilibrio; solo aceleran la velocidad a la que se alcanza.

Hidrólisis de Iones

El ion K⁺ procede de una base muy fuerte (KOH), por lo que es un ácido muy débil que no se hidroliza. El ion NO₃^- procede de un ácido fuerte (HNO₃), por lo que su base conjugada (NO₃^-) es una base muy débil; por tanto, no se hidroliza. Ninguno de los dos iones reacciona con el agua.

El ion Na⁺ procede de una base fuerte (NaOH), por tanto es un ácido débil que no reacciona con el agua.

El ion NO₂^- procede de un ácido débil (HNO₂), por tanto su base conjugada (NO₂^-) es una base relativamente fuerte frente al agua y sufre hidrólisis.

El ion Cl^- procede de un ácido fuerte (HCl), por lo que Cl^- (base conjugada del HCl) será una base débil que no reacciona con el agua.

El ion NH₄⁺ procede de una base débil (NH₃), por tanto será un ácido relativamente fuerte frente al agua y reaccionará con ella cediendo protones.

El ion Na⁺ procede de una base fuerte (NaOH), por tanto será un ácido débil que no reacciona con el agua.

El ion CH₃COO^- procede de un ácido débil (CH₃COOH), por tanto será una base relativamente fuerte frente al agua; sufre hidrólisis.

Efecto del Ion Común

El Efecto del Ion Común consiste en el descenso de la solubilidad de una sal ocasionado por la adición de sustancias que contengan algún ion en común con esa sal.

El efecto del ion común se puede explicar por el principio de Le Chatelier: cuando se añade a una disolución saturada de una sal poco soluble alguno de los iones que resultan de la disociación iónica de esta sal, el equilibrio se opone a esta modificación, desplazándose de forma que disminuya la concentración del ion que añadimos, es decir, hacia la izquierda, precipitando sal hasta que se recupere el estado de equilibrio.

Técnicas de Laboratorio: Filtración

Filtración por Gravidade (Galego)

Preparamos un papel de filtro e colocámolo nun funil de xeito que quede 1 cm por debaixo do bordo do funil. Humedeceuse o filtro con auga para que se pegue ás paredes. O funil suxeitase cun aro ao soporte e debaixo colocamos un vaso de precipitados. Con axuda dunha variña de vidro, faise pasar o contido do vaso ao funil, pouco a pouco. Ao finalizar, se quedase precipitado no vaso, este arrastraríase cun pouco de auga. Remataríamos, sacando o filtro, dobrándoo sobre si mesmo e deixándoo secar ao aire.

Filtración ao Baleiro (Galego)

Colócase un Buchner unido a un kitasato a través do tapón de goma furado e conéctase o kitasato á trompa de baleirado. Pónse un papel de filtro que cubra por completo os orificios da placa do Buchner, pero de diámetro lixeiramente inferior a esta. Humedeceuse para que se pegue e con axuda da variña de vidro, pásase o contido do vaso ao Buchner. Ao finalizar, se quedase precipitado no vaso, este arrastraríase cunha pouca de auga. Remataríamos, sacando o filtro, dobrándoo sobre si mesmo e deixándoo secar ao aire.