ACIDEZ DE LOS CATIONES METÁLICOS.

ACIDEZ DE LOS CATIONES METÁLICOS.

 INTRODUCCIÓN:

La fuerza de un ácido puede ser definida como la tendencia a ceder un protón y la fuerza básica como la tendencia a aceptarlo. Una reacción ácido-base ocurre debido a que los ácidos no son iguales de fuertes.

En Química se diferencia lo ácido de lo básico utilizando la escala llamada pH y definida como la Inversa de logaritmo decimal de la concentración de protones (o hidrogeniones).

pH=-log [H+]

Y como la concentración de protones va de 10-1 a 10-14 entonces la escala de pH va de 1 a 14, siendo 7 la neutralidad (agua pura, por ejemplo); de 6,9 hasta 1 ácido (ácido muriático o clorhídrico, ácido cítrico, vinagre, etc.) y de 7,1 a 14 básico (hidróxido de sodio o soda cáustica, hidróxidos, etc.)

El potencial de ionización es la energía que es necesaria que se suministra a un átomo para arrancarle un electrón de su capa de valencia, convirtiendo el átomo en un ion positivo o catión. Nos ceñiremos al primer potencial de ionización, energía necesaria para extraer un único electrón del átomo, aunque en muchos elementos se puede hablar de segundo potencial de ionización, energía necesaria para arrancar un segundo electrón al átomo que ya ha perdido uno, o de tercer, cuarto, etc. potencial de ionización.

Dos factores influirán sobre el potencial de ionización. Por una parte será tanto mayor cuanto más atraído esté el electrón que se pierde por el núcleo atómico. Por otro lado, como los átomos tienden a tener ocho electrones en su capa de valencia, acercarse a este ideal disminuirá el potencial de ionización, y alejarse de él lo aumentará.

En un grupo, al bajar en la tabla periódica, aumenta el número de electrones del elemento y el número de capas electrónicas. Puesto que hay más capas electrónicas.

 PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Paso 1.- IMPORTANTE: Los tubos deben estar limpios. Enjuágalos con agua destilada. Añade después a cada uno de cuatro tubos 1 mL de agua destilada y una gota de indicador universal. Si el color en los cuatro no es igual, desecha el contenido de todos, enjuágalos de nuevo y repite la operación hasta que observes el mismo color en los cuatro.

A cada tubo con agua e indicador, agrega 2 mL de disolución de uno de los siguientes cationes: Li+,

Mg2+, La3+, Zr4+ (los aniones son cloruros o nitratos, que no poseen propiedades ácido-base detectables).

a) Compara el color de cada disolución con el patrón visual proporcionado por tu profesor y anota el pH correspondiente:

Catión pH de su disolución

Li+ 6

Mg2+ 6

La3+ 6

Zr4+ 4

OPCIONAL: Repite el experimento anterior utilizando ahora los cationes siguientes: K+, Zn2+, Al3+ y Sn4+. Anota tus resultados.

Catión pH de su disolución

K+ 6

Zn2+ 6

Al3+ 5

Sn4+ 4

b) Elabora una hipótesis acerca de cuál crees que es el factor responsable de las variaciones observadas en la acidez:

- Nuestra hipótesis es que a mayor carga mayor acidez debido a que los radios iónicos.

c) Considerando que un ion metálico (M) en disolución acuosa está en la forma [M(H2O)6]n+, escribe los productos de la reacción de hidrólisis (que es la que da lugar a la acidez del catión):

[ M (H2O)6 ]n+ <-----------> H+ [ M (H2O)5(OH)](n-1) + H3O+

NOTA: debes escribir correctamente esta reacción antes de seguir adelante.

Paso 2.- Ahora determinarás el pH de precipitación de los hidróxidos de estos cationes. Nuevamente asegúrate de que los tubos que vayas a emplear estén perfectamente limpios. Enjuágalos varias veces con agua destilada.

Inicia las pruebas con los cationes que mostraron mayor fuerza ácida. Para cada ion procede así: coloca 2 mL de la disolución del catión en un tubo de ensaye; añade, gota a gota, un pequeño volumen de disolución de NaOH 1M y agita después de cada adición. Después de agregar cierta cantidad de NaOH se formará un precipitado o se observará una turbidez. Si desaparecen al agitar, añade otra gota de NaOH. Repite estas dos últimas acciones (adición de base y agitación) hasta que el precipitado ya no se redisuelva o la turbidez persista. Agrega entonces una gota de indicador universal y toma nota del pH de precipitación del catión. Continúa tus experimentos con los iones metálicos menos ácidos, utilizando esta vez NaOH 3M.

Catión pH de precipitación

Li+ 8

K+ 9

Mg2+ 9

Zn2+ 10

La3+ 9

Al3+ 9

Zr4+ 11

Sn4+ 9

NOTA: hay algunos cationes que no precipitan como hidróxidos aun por arriba de pH=14.

a) Completa el siguiente enunciado: Los cationes de mayor (mayor o menor) fuerza ácida, precipitan a valores de pH más bajos (altos o bajos).

Paso 3.- Una vez más, cuida que los tubos a utilizar se encuentren limpios y que hayan sido enjuagados con agua destilada.

A cada tubo agrega 2 mL de disolución de uno de los siguientes cationes: Li+, Na+, K+, Ag+. Posteriormente añade, gota a gota, NaOH 1M, hasta 1mL.

a) Menciona cuál de estos iones precipitó:

- Ag +

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