Equilibrios iónicos

Los ácidos, las bases y las sales pertenecen a un grupo de sustancias llamadas electrolitos,se caracterizan porque al disolverse en agua se disocian en iones lo que permite que sean conductores de la electricidad. 

Teoria de Arrhenius 

Arrhenius propuso, que los ácidos eran sustancias que al ionizarse producían iones de hidrógeno (H+). Por ejemplo el HCl al ionizarse da lugar a los iones de hidrógeno y a los iones de cloruro. 

Según la misma teoría, las bases son sustancias que en solución acuosa producen iones hidróxido (OH-)

La reacción entre un ácido y una base, es una neutralización. Esta reacción se simplifica indicando sólo la reacción iónica, donde se combinan los iones H+ del ácido con los OH- de la base para formar moléculas de agua.

• Electrolitos fuertes: son aquellos electrolitos que cuando se disuelven en el agua, se ionizan totalmente: ejemplo de estos electrolitos fuertes son HCl, NaOH, KOH 
• Electrolitos débiles: son los que se ionizan en baja proporción en solución diluida.

Teoría Protónica de Bronsted – Lowry: 

La teoría de Arrhenius no consideraba el papel del solvente en la ionización. Bronsted y Lowry  propusieron como fundamento de su teoría las siguientes definiciones: 

• Ácido: es una sustancia capaz de ceder un protón. 
• Base: es una sustancia capaz de aceptar un protón. 

La ionización del HCl gaseoso en agua tiene la siguiente interpretación: el HCl transfiere un protón al agua dando origen al ion hidronio (H3O+) y al mismo tiempo el ion cloruro.

Según las definiciones de Bronsted y Lowry, el HCl es un ácido porque cedió un protón y el agua es una base porque aceptó un protón. Esta reacción en cierta medida es reversible, así el hidronio cede un protón al ión cloruro para generar las sustancias iniciales. En ambos miembros de la ecuación existen un par de sustancias con las características de ácidos y bases, esto recibe el nombre de par conjugado. Mientras más fuerte sea el ácido, más débil será su base conjugada y viceversa.

Equilibrio de ácidos y bases débiles

En las disoluciones de electrolitos fuertes, no existe el equilibrio, ya que la ionización es total. Pero para los ácidos y las bases débiles, existe equilibrio en solución acuosa. Por lo tanto existe una constante de equilibrio que recibe el nombre de constante de acidez (Ka) y una constante de basicidad (Kb). 

Producto iónico del agua

La ionización del agua químicamente pura se describe de la siguiente manera: se produce un ión hidronio y un ión hidroxilo. La constante de equilibrio para la ecuación es:

Pero como la concentración del agua es constante, al multiplicar este valor constante por la constante de equilibrio (Ke), se obtiene otra constante (Kw), que recibe el nombre de producto iónico del agua.

Los experimentos han demostrado que a 25 ºC las concentraciones de H3O+ y OH- son iguales y que tienen un valor de 1 x 10-7. El agua es una sustancia neutra gracias a que las concentraciones de iones hidronio e hidroxilo son iguales. Si se produce una variación de alguna de las concentraciones se observa un desplazamiento del equilibrio, según el principio de Le Chatelier, lo que mantiene inalterado el valor del producto iónico del agua (Kw).