¿Por qué las bases conjugadas de los ácidos fuertes son siempre iones espectadores? ¿Por qué el NO3 es un ion espectador en una reacción ácido-base cuando el NO2 no lo es?

Answer 1

La mayoría de las respuestas aquí están completamente bien, pero me gustaría señalar una cosa que no he visto mencionada aquí.

Los ácidos fuertes son los que se disocian más o menos completamente, lo cual es causado por el hecho de que el estado disociado, una solución de iones hidronio y la base conjugada del ácido, es mucho más estable que el estado asociado, una solución de moléculas de ácido neutro. En otras palabras, la disociación de ácidos fuertes está conectada con una caída pronunciada de energía libre.

Los iones espectadores son aquellos que no experimentan un cambio químico cuando se produce una reacción en la misma solución. No es difícil ver por qué estos iones son los más estables.

Así que la esencia de la respuesta es la energía libre de formación del anión particular, que es una medida de su estabilidad. Si un anión es muy estable, es probable que sea un ion espectador en alguna reacción y que sea mucho más estable que su forma protonada y, por lo tanto, sea una base conjugada de un ácido fuerte.

Por supuesto, como otros ya mencionados, hay otros factores para analizar, como la solubilidad. Entonces [math] \ text {NO} _3 ^ – [/ math] es a menudo un ion espectador porque su ácido conjugado es fuerte y sus sales son muy solubles, porque tiene una carga baja y no forma enlaces fuertes con cationes metálicos . [math] \ text {NO} _2 ^ – [/ math] es la base conjugada de un ácido débil y, por lo tanto, no será un ion espectador en las reacciones ácido-base. Aunque también tiene una carga baja, al igual que con los protones, forma enlaces considerablemente fuertes con muchos cationes metálicos, por lo que sus sales son menos solubles y forman complejos metálicos, por lo que es poco probable que sea un ion espectador en las reacciones de precipitación y complejación. Y debido a su baja estabilidad, puede oxidarse y reducirse a compuestos de nitrógeno más estables, por lo que tampoco es probable que sea un ion espectador en las reacciones redox.

Pero luego tenemos [math] \ text {SO} _4 ^ {2 -} [/ math], que es un anión de un ácido fuerte * y aunque es lo suficientemente estable como para ser un ion espectador en muchas reacciones y no forman enlaces fuertes con cationes metálicos, tiene una carga considerablemente alta y forma sales insolubles con algunos cationes altamente cargados como el bario, y por lo tanto no será un ion espectador en algunas reacciones de precipitación.

* Aunque no es una base conjugada de un ácido fuerte. Mientras que el primer protón del ácido sulfúrico es aproximadamente 100% disociado en soluciones acuosas, [math] \ text {pK} _ {a2} \ approx 2 [/ math], así que en soluciones ácidas de sulfatos, habrá más [math] \ text {HSO} _4 ^ – [/ math] que [math] \ text {SO} _4 ^ {2 -} [/ math]. [math] \ text {HSO} _4 ^ – [/ math] a menudo se considera un ácido de fuerza media.

Answer 2

Un ion espectador es uno que, en una reacción dada en agua, no se modifica por la reacción. Por lo tanto, si un ion es un ion espectador depende de la reacción particular que tenga lugar. Por ejemplo, Cl- es normalmente un ion espectador para la mayoría de las reacciones porque es muy soluble. Por lo tanto, permanece como está mientras se lleva a cabo la reacción particular. Pero en presencia de un ión de plata (Ag +) se precipita como AgCl. En este caso no es un ion espectador.

Para hacerle su pregunta, NO3- está en la categoría de ser normalmente un ion espectador porque también es muy soluble. Pero el NO2- es mucho más reactivo y, por lo tanto, rara vez es un ion espectador. Esa es la diferencia entre los dos.

Answer 3

Para empezar, cuando estás hablando de iones, incluye los cargos para que no parezcas un noob total. NO [math] _2 [/ math] es dióxido de nitrógeno, el ion nitrito es NO [math] _2 ^ – [/ math]. Si no puede aprender a hacer subíndices y superíndices con Unicode o la maravillosa función LaTex de Quora, al menos escriba NO3- y NO2-.

Si la base conjugada de un ácido débil será un ion espectador o no, depende del pH. El ion nitrito puede ser un ion espectador a pH alcalino o neutro, pero en condiciones ácidas, se protonará para formar ácido nitroso. El hecho de que, por lo tanto, sufra un cambio químico significa que no es un ion espectador. Dado que el ácido nítrico es un ácido fuerte, su base conjugada no estará protonada y permanecerá como NO [math] _3 ^ – [/ math].

Answer 4

El ácido clorhídrico (HCl) es un ácido fuerte. Su base conjugada es el cloruro [math] (\ mathrm {Cl} ^ {-}) [/ math]. El cloruro no es siempre un ion espectador. Por ejemplo:

[math] \ mathrm {Ag} ^ {+} (aq) + \ mathrm {Cl} ^ {-} (aq) ⟶ \ mathrm {AgCl} (s) [/ math]

Ahora, con respecto a la diferencia entre nitrato [math] (\ mathrm {NO} _ {3} ^ {-}) [/ math] y nitrito [math] (\ mathrm {NO} _ {2} ^ {-} ) [/ math] necesitas ser un poco más específico. Si hablas estrictamente de la química ácido-base, entonces la razón es que todas las reacciones ácido-base tienen este aspecto:

[math] \ mathrm {HA} (aq) + \ mathrm {B} (aq) ⟶ \ mathrm {HB} ^ {+} (aq) + \ mathrm {A} ^ {-} (aq) [/ math]

donde HA es el ácido y B es la base.

Al determinar una reacción “iónica neta”, primero debe disociar completamente el ácido fuerte y notar que la nueva reacción se ve así:

[math] \ mathrm {H_ {3} O ^ {+}} (aq) + \ mathrm {A} ^ {-} (aq) + \ mathrm {B} \ longrightarrow \ mathrm {HB} ^ {+} ( aq) + \ mathrm {A} ^ {-} (aq) + \ mathrm {H_ {2} O} (l) [/ math]

Entonces, la razón por la cual la base conjugada de un ácido fuerte es un ion espectador en una reacción de base ácida es que no cambia durante la reacción. La reacción “iónica neta” es:

[math] \ mathrm {H_ {3} O ^ {+}} (aq) + \ mathrm {B} \ longrightarrow \ mathrm {HB} ^ {+} (aq) + \ mathrm {H_ {2} O} ( l) [/ math]

En el caso de un ácido débil, no considera que el ácido esté disociado, por lo que se aplica la ecuación original de la base ácida anterior. La base conjugada de un ácido débil está presente en pequeñas cantidades (incluso un ácido débil se disocia un poco) por lo general descuidamos esa pequeña cantidad al escribir la reacción general.

Answer 5

Las bases conjugadas, cuando el producto es soluble, son iones spactadores. La ecuación iónica para todas las reacciones de neutralización, siempre que los productos sean solubles, es H + + OH- -> H2O.

Por ejemplo, los ácidos carboxílicos no son tan fuertes, pero producen un producto soluble con, por ejemplo, iones de sodio:

NaOH + CH3CH2COOH -> Na + + CH3CH2COO- + H2O.

Esto se puede simplificar para

H + + OH- -> H2O