Resúmen de química general

Reacciones en disolución acuosa

Las reacciones en disolución acuosa son aquellas donde el  agua está presente como disolvente. Esta sustancia tan noble es denominada comúnmente como  “disolvente universal” ya que es capaz de disolver muchos compuestos y además, es el solvente favorito a la hora de trabajar en un laboratorio o en una industria por su bajo coste y fácil manejo.

Para comenzar… Definiciones necesarias

Disolución: Es una mezcla homogénea de dos o más sustancias cuyos componentes (que se encuentran en proporciones variables) no reaccionan entre sí.

Soluto: Es el compuesto que se encuentra en menor cantidad en la disolución. Puede ser sólido, líquido o gas.

Disolvente: Es la sustancia que se encuentra en mayor proporción en la disolución

Disolución acuosa: El disolvente en este tipo de disoluciones será el agua y éste es nuestro tema de estudio!

Propiedades electrolíticas

Pensemos en un vaso de precipitados conteniendo agua destilada, introducimos 2 placas  inertes llamadas electrodos y conectados a estos un foco de luz, tal como en la figura.

Celda electrolítica
Celda electrolítica

Veremos en este primer instante que el foco no enciende, esto es porque el agua es un conductor deficiente (No conduce la electricidad).

Ahora bien, si agregamos unos pocos gramos de, por ejemplo cloruro de sodio (NaCl), el foco enciende, esto es gracias a que el NaCl en agua se disocia en iones: un catión Na+ que se dirige hacia el electrodo negativo y un anión Cl que se transporta hacia el electrodo positivo. Este movimiento de iones establece una corriente eléctrica.

Entonces, como el NaCl en agua conduce la electricidad (enciende el foco de luz), decimos que es un electrolito.  Electrolito a una sustancia capaz de conducir electricidad.

Ahora vamos a armar otra solución, nuevamente tomamos un vaso de precipitados con agua destilada, 2 electrodos y un foco de luz, pero en lugar de NaCl vamos a agregar la misma cantidad de amoníaco (NH3). Lo que observamos es que el foco enciende pero con poca intensidad, esto se debe a que el NH3 en agua se disocia pero en menos proporción con respecto al NaCl. Entonces a los compuestos que se disocian al 100% como el NaCl se denominan electrolitos fuertes y los que se disocian poco en agua (encienden débilmente el foco) se los denomina electrolitos débiles. La tabla siguiente contiene ejemplo de electrolitos fuertes, débiles y no electrolitos

Electrolitos fuerteElectrolitos débiles No electrolitos
Compuestos iónicos

CH3COOH (ácido acético) (NH2)2CO
HCl
HF
CH3OH

HNO3
HNO2


C2H2OH (etanol)
H2SO4HNO3C6H12O6 (glucosa)
Na(OH)
H2O
Ca(OH)2
Ba(OH)2

Ionización de compuestos

Ahora, 2 preguntas, ¿por qué el agua es un excelente disolvente? Y  ¿por qué hay compuestos que se disocian mucho, otros poco y otros nada? Para contestar la primera pregunta, recordemos cómo es la molécula de agua con la figura 2

Densidades de carga en la molécula de agua
Densidades de carga en la molécula de agua

El oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno, por lo cual toma, o atrae, con mayor fuerza los electrones que comparte provocando un densidad de carga negativa (δ-) sobre él, y una densidad de carga positiva sobre cada hidrógeno (δ+). Esta diferencia de densidades permite que al agregar una compuesto iónico como el NaCl, el ion Cl- se rodee de moléculas de agua por el lado de la densidad de carga positiva, mientras que el catión Na+, estará más próximo al lado con densidad de carga negativa. Al fenómeno que se da cuando un compuesto se rodea de moléculas de agua se lo conoce como hidratación. Y estas diferencias de densidades de carga son las responsables de que el agua pueda disolver muchos compuestos.

Para responder y entender la segunda pregunta debemos recordar que hay distintos tipos de compuestos, y cada uno de ellos tiene propiedades diferentes, como por ejemplo, en los compuestos iónicos, tal como el NaCl, hay una diferencia de electronegatividad bien marcada entre sus átomos y como consecuencia se disocian por completo en agua por lo que es un electrolito fuerte. Lo mismo ocurre con las bases como el Na(OH) y con algunos ácidos tal como el HCl. Pero también existen ácidos que no se disocian al 100% en agua, tal es el caso del ácido acético (CH3COOH) que es un electrolito débil. Lo que ocurre en este caso es que la molécula de ácido se ioniza formando CH3COO- y H+ pero transcurrido un tiempo vuelve a combinarse para formar el ácido nuevamente. Como la reacción entonces ocurre en ambos sentidos, empleamos la doble flecha en la ecuación.

Si pudiésemos observar con un lente de gran aumento dentro de un vaso de precipitados, encontraríamos que la molécula de HCl se encuentra totalmente disociada en iones (H+ y Cl-) rodeado cada una por varias moléculas de agua, en cambio si tuviésemos CH3COOH junto con agua, observaríamos que hay moléculas de ácido ionizadas y otras que no lo están. Al cabo de un determinado tiempo observaríamos que hay igual cantidad de moléculas de ácido ionizadas que de moléculas de ácido formadas, a este estado se lo conoce como equilibrio químico.

Referencias

Chang, Raymond. Química 10º Edición. s.l. : McGrawHill, 2010.

 

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