Conceptos Clave de Química: Termodinámica, Solubilidad y Volumetría

Conceptos Fundamentales de Química: Termodinámica, Solubilidad y Volumetría

Este documento recopila definiciones esenciales y principios clave en química, abarcando desde conceptos termodinámicos hasta la aplicación práctica de la volumetría ácido-base.

1. Conceptos Termodinámicos Esenciales

A continuación, se definen algunas de las entalpías y energías fundamentales en química:

• ΔHsub (Entalpía de Sublimación): Energía necesaria para transformar 1 mol de una sustancia del estado sólido al gaseoso.
• ΔHdis (Entalpía de Disociación): Energía requerida para romper 1 mol de moléculas en sus átomos constituyentes.
• EI1 (Primera Energía de Ionización): Energía necesaria para arrancar un electrón de 1 mol de átomos en estado gaseoso y formar su catión monovalente.
• AE1 (Primera Afinidad Electrónica): Energía que se libera cuando 1 mol de átomos en estado gaseoso capta un electrón para formar su anión monovalente.
• UR (Energía Reticular o de Red): Energía que se libera cuando se forma 1 mol de un compuesto iónico sólido a partir de sus iones en estado gaseoso.
• ΔHf (Entalpía de Formación): Energía que se libera o absorbe cuando se forma 1 mol de un compuesto iónico sólido a partir de sus elementos en su estado fundamental.

2. Principios de Solubilidad

La solubilidad de una sustancia puede verse afectada por diversos factores:

• Aumento de la Solubilidad:
  • Incremento de la temperatura (T).
  • Desplazamiento del equilibrio hacia la formación de productos (derecha), lo que disminuye la concentración de uno de los iones.
• Disminución de la Solubilidad:
  • Aumento de la concentración de uno de los iones, lo que desplaza el equilibrio hacia la formación de reactivos (izquierda). Esto provoca la formación de un precipitado y una disminución de la solubilidad.

Efecto del Ion Común

En una disolución saturada de una sal poco soluble, si se añade una sustancia que aumenta la concentración de uno de los iones, la concentración del otro ión debe disminuir para que el producto de ambas concentraciones permanezca constante (Producto de Solubilidad, Kps). En este momento, la reacción se desplaza hacia la izquierda, lo que resulta en una disminución de la solubilidad de la sal original.

3. Ácidos y Bases Fuertes Comunes

Algunos de los ácidos y bases más comunes considerados fuertes son:

• Ácidos Fuertes: HCl, HBr, HI, HNO₃, HClO₄, H₂SO₄.
• Hidróxidos Fuertes: Hidróxidos de los Grupos 1 y 2 (excepto Be).

4. Indicadores Ácido-Base

Los indicadores son sustancias que cambian de color en un rango específico de pH, lo que permite determinar el punto final de una titulación:

• Fenolftaleína: Rango de pH 8-10.
• Naranja de Metilo: Rango de pH 3-5.
• Azul de Bromotimol: Rango de pH 6-8.

5. Volumetría Ácido-Base (Titulación)

La volumetría ácido-base es una técnica analítica fundamental para determinar la concentración de una disolución desconocida.

Definición y Principio

Es una técnica de análisis químico que permite determinar la concentración de una disolución ácida (o básica) a partir de su reacción ácido-base con una disolución de concentración conocida. La reacción que se produce es una neutralización del ácido con la base, obteniéndose una sal y agua. Esta reacción se considera prácticamente irreversible para fines de titulación.

Procedimiento General

La técnica consiste en colocar un volumen conocido de la disolución de concentración desconocida (analito) en un Erlenmeyer. En una bureta, se añade lentamente una disolución de concentración conocida (valorante) sobre el analito hasta alcanzar el punto de equivalencia. El punto de equivalencia es la situación en la que la cantidad de valorante añadido ha neutralizado completamente al analito, resultando en una disolución neutra (o con un pH cercano a la neutralidad, dependiendo de la fuerza de los ácidos y bases involucrados). La concentración del analito se calcula a partir del volumen de valorante consumido y la estequiometría de la reacción.

Curvas de Titulación

Las curvas de titulación representan el pH de la disolución en función del volumen de valorante añadido. Presentan puntos de inflexión característicos:

• Ácidos o Bases Fuertes: Presentan puntos de inflexión grandes y pronunciados.
• Ácidos o Bases Débiles: Presentan puntos de inflexión más pequeños y menos definidos.