ACIDEZ DE CATIONES METÁLICOS

INTRODUCCIÓN

Al avanzar a lo ancho de un periodo en la tabla periódica, encontramos una tendencia a pasar de las propiedades

básicas a las ácidas. Al descender por un grupo, los elementos se tornan cada vez más básicos, aunque las

tendencias no son tan simples como a lo ancho de un periodo. Por ejemplo, al descender por los elementos del grupo

15 la especie oxo se hace menos ácida y más básica; así por ejemplo el ácido nítrico, HNO3, es un ácido fuerte. Tanto

el ácido fosfórico, H3PO4, como el ácido arsénico, H3AsO4, son ácidos débiles con valore similares de pKa (aunque el

arsénico muestra cierto comportamiento anfótero); el antimonio es anfótero y el bismuto es débilmente básico.

Hay tendencias muy notorias en el comportamiento ácido-base con relación al número de oxidación. El ácido nítrico,

donde el nitrógeno tiene un número de oxidación de +5, es un ácido fuerte, en tanto que el ácido nitroso, HNO2, en

el que el nitrógeno tiene un número de oxidación de +3, es un ácido débil. La tendencia es aún mpas pronunciada

entre los metales de transición. Por ejemplo, el cromo en su estado de oxidación de +3 forma el hidróxido de cromo

(III) básico, mientras que en su estado de oxidación más alto +6, este elemento forma ácido crómico.

En general para saber si un catión es muy o poco ácido debemos observar

1)carga. Los cationes con cargas grandes son muy ácidos

2) Tamaño. Los cationes más pequeños son los más ácidos

3) electronegatividad. A mayor electronegatividad el Pka es más pequeño y entonces los cationes son más

hidrolizantes por lo que son más ácidos.

Objetivo: Determinar qué es lo que hace a los cationes más ácidos observando sus propiedades y cómo influye en la

precipitación de los mismos

Hipótesis: A mayor carga del catión mayor será la acidez y precipitará con mayor facilidad.

CUESTIONARIO

bloque

Sal de la que proviene el catión

Cation en solución acuosa

Color de la solucion

Color pH Ph I.U

(+NaOH 0.1 N) reaccion

pH P.P

Observaciones

S LiCl Li+ Incolora Verde-amarillo 7 11-12

no p.p, se torna azul

S MgCl2 Mg2+ Incolora Verde 7 11-12

Si p.p, se torna azul

D La(NO3)3 La3+ Incolora Amarillo 6 7 p.p poco, turbio, se torna verde

D ZrCl4 Zr4+ Incolora Amarillo 2-4

4-5 Turbio, se torna naranja

P SnCl4 Sn4+ Incolora Rojo 3 2 Si p.p, es turbio, se torna rojo

P AlCl2 Al3+ Incolora Rojo-naranja 5 5 Si p.p, se torna naranja

D Zn(NO3)2 Zn2+ Incolora Amarillo 6-7

7 Si p.p, se torna amarillo-verdoso

S KCl K1+ Incolora Amarillo-verde 7 9-10 No p.p se torna azul oscuro

S NaCl Na1+ Incolora Amarillo-verde 7 10 No p,p se torna azul

D AgNO3 Ag1+ Incolora Naranja 6 12 Si p.p, turbio, se torna café

P Pb(NO3)2 Pb2+ Incolora Amarillo- naranja 5-6

6 Si p.p, turbio, se torna naranjita

D HgCl2 Hg2+ Incolora Amarillo-naranja 4-6

9 Si p.p, se torna ambar

d FeCl3 Fe3+ Amarilla Rojo-naranja 4 5 Si p.p, turbio, se torna naranja, es nebuloso

P Bi(NO3)3 Bi3+ Incolora Rojo-rosa mexicano

1 1-2 Turbio, se torna rojo.

Paso 1: a)

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

acidez:

Los cationes con mayor carga son más ácidos y los de menor carga son menos ácidos.

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+ + H2o [M(H2O)5(OH)]n-1 + H3O+

Paso 2:

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:

a) Menciona cuál de estos iones precipitó: La3+, Zr4+, Sn4+, Al3+, Zn2+, Ag+, Pb2+, Hg2+, Fe2+, Bi3+

b) Consulta la tabla periódica y elabora una hipótesis acerca de cuál piensas que es la propiedad que lo hace tan

distinto:

El tamaño de los átomos es la principal razón por la que es tan variada la acidez en elementos de la misma carga pues entre más pequeños más ácidos pero también la electronegatividad es una propiedad claramente observable; los cationes más electronegativos son los más ácidos.

c) ¿Cómo es la acidez de este ion en comparación con los otros cationes monovalentes?:

el K, Na Y Ag tiene una acidez baja, pues presentan coloraciones similares, y al comparar esta coloración con la tabla pH tienen un valor similar, que es 7,7 y 6 respectivamente. En cambio los cationes con mayor carga son más ácidos.

Paso 4:

a) Revisa la tabla periódica y relaciona la propiedad propuesta en el inciso 3b con el pH de precipitación y, en

consecuencia, con la fuerza ácida de estos cationes:

Conforme aumenta la electronegatividad el pH de P.P es más pequeño por lo que la fuerza ácida aumenta.

b) Por lo tanto, ¿en qué orden precipitarán los iones Fe3+, Al3+, Bi3+ y La3+ en función del pH?

Al, Fe, Bi y La

En conclusión ¿Cuáles son las propiedades de un ion metálico que influyen en su fuerza ácida y cómo varía ésta en

función de dichas propiedades?

La acidez en los iones metálicos aumenta según su carga, es decir; entre mayor carga mayor será su acidez,

entre menor tamaño iónico mayor es la acidez y conforme aumenta la electronegatividad también aumenta la

acidez de un catión.

Ejercicios para resolver al terminar la cesión

Tabla hecha a partir de los

datos experimentales

obtenidos

pH de precipitación Ejemplos de la practica

Carga y bloque de la tabla

Cat. No acidos pH<14 ----- -----Cat. Muy Débiles 12<pH<14

Li, Mg, Ag Carga 1, 2, 1. Bloque s, s, d respectivamente.

Cat. Débiles 8<pH<12 K, Na, Hg Carga: 1, 1, 2 Bolque: s, s, dCat. Moderadamente acidos 3<pH<8

La, Zr, Al, Zn, Pb, Fe Carga: 3, 4, 3, 2, 2, 3 Bloque: d, d, p, d, p, d

Cat muy acidos pH<3 Sn, Bi Carga:4, 3 Bloque: p,p