Práctica 4: Hidrólisis

En esta práctica mediremos el pH (carácter ácido, básico o neutro) de disoluciones acuosas de diversas sales, y comprobaremos que estas disoluciones pueden ser no sólo neutras sino también ácidas o básicas.

FUNDAMENTO DE LA PRÁCTICA

Muchas disoluciones salinas tienen un pH neutro, pero otras pueden tener un pH ácido o básico. Esto se debe a que las sales iónicas son electrolitos fuertes que, en agua, se disocian por completo en iones. El anión y/o el catión pueden sufrir reacciones ácido-base con el agua (reacción de hidrólisis) modificando el pH de la disolución.

El término hidrólisis de una sal se utiliza para describir la reacción ácido-base, del anión y/o del catión que proceden de la sal, con el agua. El pH de la disolución resultante dependerá de esa reacción de hidrólisis.

     En general podemos decir que:

(a)    Las sales cuyos iones provienen de un ácido fuerte y de una base fuerte no se hidrolizan y sus disoluciones son neutras. Ejemplos de este tipo son: NaCl,  KBr.

(b)   La disolución de una sal derivada de un ácido fuerte y una base débil es ácida, debido al carácter ácido del catión. Ejemplos de este tipo son: NH₄Cl y NH₄NO₃.  Para esta última los procesos a considerar son:

DISOCIACIÓN DE LA SAL:            NH₄NO₃(s)  +  H₂O(l) ® NH₄⁺(ac)  +  NO₃ˉ(ac)

EQUILIBRIO DE HIDRÓLISIS:       NH₄⁺(ac)  +    H₂O(l)  « NH₃(ac)  +  H₃O⁺(ac)

La K_a vendrá dada por: 

 Esta constante se relaciona con la K_b(NH₃) teniendo en cuenta el producto iónico del agua Kw= [H₃O⁺][OH^-]= Ka*Kb= 10^-14

Otro tipo de cationes ácidos son los cationes hidratados de iones metálicos pequeños y de elevada carga como el Al³⁺. En disolución acuosa el ión aluminio se asocia con seis moléculas de agua y el correspondiente equilibrio ácido-base o reacción de hidrólisis da lugar a iones H₃O⁺:

Al(H₂O)₆³⁺_(ac)  + H₂O_(l)  «  Al(H₂O)₅(OH) ²⁺_(ac)  + H₃O⁺_(ac)  

(c)    La disolución de una sal derivada de un ácido débil y de una base fuerte es básica, debido al carácter básico del anión. Algunos ejemplos son: KCH₃COO, KNO₂

(d)   Si las sales provienen de un ácido débil y de una base débil al disolverse, en agua, producen iones (catión y anión) que se hidrolizan y, el pH de la disolución dependerá de las fuerzas relativas del ácido débil y de la base débil.

MÉTODO EXPERIMENTAL

En seis tubos de ensayo disolvemos en agua una pequeña cantidad de las sales NaNO₃, K₂CO₃, NaCH₃COO, NH₄Cl y Al₂(SO₄)₃. En el sexto tubo añadir unos 5 mL de agua.

Medimos el pH de cada una de las disoluciones con un papel indicador situado sobre  una superficie limpia y seca. Para ello introducimos la punta de una varilla en los tubos de ensayo hasta que se humedece y lo posamos sobre el papel indicador. Dependiendo del color del papel tendrá un pH determinado. 

Responda a las siguientes cuestiones

1.- Complete el siguiente cuadro.

Sal	Nombre de la sal	Color del papel indicador	pH	Carácter ácido-básico de la disolución
NaNO3	Nitrato de sodio	Verde	7	Neutro
K2CO3	Carbonato de potasio	Azul oscuro	10	Básica
NaCH3CO2	Acetato de sodio	Verde oscuro	8	Neutro-básica
NH4Cl	Cloruro de amonio	Verde muy claro	6	Ácido
Al2(SO4)3	Sulfato de aluminio	Naranja	3	Ácido

2.- Escriba las reacciones disociación de cada una de las cinco sales consideradas. Indique el estado físico de cada una de las especies que intervienen.

(A)       2NaNO₃(s)  +  2H₂O(l)  ® HNO3 (ac) + Na2O (ac)

(B)       K₂CO₃(s)  +  

(C)       NaCH₃COO (ac) + H2O(l) ® CH₃COO^- (ac) + Na⁺ (ac)

(D)       NH₄Cl

(E)       Al₂(SO₄)₃

3.- Justifique los valores de pH observados, indicando, para cada disolución, el ión o iones que sufren hidrólisis. Escriba los equilibrios de hidrólisis de los aniones y cationes correspondientes.

Sal	Ión que sufre hidrólisis	Equilibrio de hidrólisis	Expresión de Kh
NaNO3	NO3-	NO3-(ac) + H2O « HNO3-(ac) + OH-(ac)	K=[ HNO3-]·[ OH-]/[ NO3-]
K2CO3	HCO3-	HCO3- + H2O « H2CO3 + OH-	K= [H2CO3]·[OH-]/[HCO3-]
NaCH3COO	CH3CO2-	CH3CO2- + H2O ↔ HCH3CO2- + OH-	K=[HCH3CO2-]·[OH-]/[ CH3CO2-]
NH4Cl	NH4+	NH4+ + H2O ↔ NH3 + H3O+	K= [NH3]·[H3O+]/[NH4+]
Al2(SO4)3	Al(H2O)63+	Al(H2O)63+ + H2O ↔ Al(H2O)5(OH)2+ + H3O+	K=[Al(H2O)5(OH)2+]· [H3O+]/[Al(H2O)63+]