Química de sistemas ácido-base y disolventes no acuosos

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y

Curso de Química Inorgánica QU-216B

TEXTIL

Capitulo 2: Química de los sistemas ácido-base y disolventes no acuosos

Ing. Wilman Benites M.

CICLO 2020-1

Capitulo 2: Química de los sistemas ácido base y disolventes no acuosos 2.1. Sistemas ácido-base. Disolventes no acuosos. Solvólisis y solvatación. Amonólisis 2.2. Sistemas ácidos y bases. Brönsted-LoWry. Lewis. Ácidos y bases duros y blandos de Pearson, Lux Flood, Franklin y Gutman. Bibliografía: * Química Inorgànica. Gregory Demitras, Edit. PHI, 1973 * Inorganic Chemistry, 2da Edition, Gary Miessler, PHI, 1999 * Quìmica Inorgánica, J. Huheey, 4ta ediciòn, Harla, 1997 * Quimica Inorgánica, Shriver & Atlins, Mc Graw Hill, 2006 * Principios de Química Inorgánica,

G.S. Mankú, MGH, 1999.

SOLUCIONES ACIDAS BASES Bajo los términos de una reacciòn: A(solvente) + B(soluto) => AB (solución) • AB, como una mezcla homogénea de 2 ó más sustancias en una sola fase, adquiere características ácidas, o básicas.. Donde los solventes: • Puede ser cualquier líquido susceptible de ser usado como tal, entre las temperaturas de condensación y ebullición y siempre que no sufra descomposición. • Un solvente debe acelerar una reacciòn de formación de la

solución bajo diversas condiciones termodinámicas y/o cinéticas.

Acidos y Bases • Los equilibrios de la transferencia de protones en los ácidos y bases, pueden analizarse cuantitativamente, en términos de la constante de acidez, que constituye una medida de la tendencia de las especies a donar protones. • Si se desean ampliar aun más su comportamiento, hacemos uso de datos termodinámicos característicos de cada especie.

– Química Inorgánica; Shriver & Atkins, 4ta edición, 2006

Acidos y Bases • Una sustancia es ácido fuerte si el equilibrio en la transferencia de protones se inclina de manera pronunciada a favor de la donación de un protón al agua. pKa 1 y >>1 (ácidos desprotonados)

en agua.

Acido

Ka

pKa 1E11

Ácido débil; pKa >0, Ka Cr(H2O)6+ (fase gaseosa y no coordinados reacción,

H H N: H F

+BFF Según la rapidez de la electrófilo

base ácido

Un aceptor de pares de electrones

HNH F BFF

H

Un donador de pares de electrones se llama nucléofilo

Un octeto incompleto puede completar si a Acepta un par de

electrones sin compartir

Gilbert Lewis (1875-1946)

UNA MOLECULA CON UN OCTETO INCOMPLETO SE COMPLETA SI ACEPTA UN PAR DE LECTRONES

El Trimetil Boro (III), es un ácido de Lewis Molécula con octeto completo y con expansión de

valencia

Pregunta 1. Identifique los acidos y bases de Lewis en las reacciones: -

-

a) BrF3 + F → BrF4 b) KH + H2O → KOH + H2 Sol.

a) El acido BF3

adiciona la base F

b) El hidruro -

iónico complejo KH proporciona la base H para desplazar al acido H+ del agua para dar H2junto con KOH, en donde la base OH- se combina con el débil acido K+ 2. Identifique los acidos y bases de Lewis en las reacciones: -

-

-

a) FeCl3 + Cl → FeCl4 b) I + I2 → I3Sol.

4. CONCEPTO DE FRANKLIN Y GUTMAMN

• La combinación del catión y del anión que provienen de

una autoionización, forman un solvente de neutralizacion; • SOCl2 < = > SO2+ + 2 Cl-(1) acido • [ (CH3)4N ] 2SO3 [ (CH3) 4N ] 2 2+ + SO3 2-(2) base [(CH3)4N] 2Cl2 + 2 SO2 Sal (solv. Neutr)

5. LUX-FLOOD • Muchas veces se usan diferentes óxidos como disolventes a altas temperaturas.

• Las rx ácido base, se presentan como: Base O2- + ácido Ej. CaO + SiO2 ==> CaSiO3 6. PEARSON Acidos y Bases Duros y Blandos (ABDB) • Explica la estabilidad de los complejos a partir de interacciones blando duro. Los ácidos duros con base dura; los ácidos blandos con las bases blandas. Li I + Cs F => Li F + Cs I H =-138 kJ/mol Donde: Li Duro I Blando

Cs Blando F Duro MEDIDA DE LA DUREZA η = (I – A) / 2 Donde I, A se encuentra en eV. La Blandura, es la inversa de η Clasificación según la dureza y

blandura Duros 2+

2+

Acidos H+, Li+, Na+, K+ Be , Mg , 2

2+

3+

Ca + Cr , Cr , Al SO3, BF3

2+

Bases

F-, OH+, H2O, NH3 CO32-, NO3-, O3SO42-, PO42-, ClO4-

Bases

Los ácidos duros se enlazan siguiendo el orden I < Br < Cl < F Los ácidos blandos se enlazan a la inversa Idem, S & A, pag., 133

PROPUESTAS

1. Identifique el ácido de Bronsted, Lowry y su base conjugada de las siguientes rxs..: a) HSO4-(ac) + OH-(ac) 🡺 H2O(l) + SO42-(Ac) b) PO43-(Ac + H2O(l) 🡺 HPO42-(ac) + OH-(ac)

2. Los minerales comunes del Niquel y Cobre son sulfuros; en contraste el Alumnio se obtiene de óxido y el Calcio del carbonato. ¿Puede explicarse estas observaciones en términos de la dureza? 3. Completar las reacciones: a) HF + H2O = b) CaO + SiO2 = c) BCl3 + NH3 = Luego, para a), b) y c), mencionar - Concepto de ácido - Cuál es ácido y la base correspondiente. Mencionar el producto