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¿Existe una contradicción terminológica sobre si el conjugado de un ácido fuerte es una "base débil"?

(Por favor, ten en cuenta que no estoy simplemente preguntando, "¿Es el conjugado de un ácido fuerte una base débil?" Estoy preguntando sobre las formas contradictorias en que esos términos parecen ser utilizados.)

Estaba revisando ácidos/bases fuertes/débiles para ayudar a algunos estudiantes de química de secundaria y encontré muchas contradicciones aparentes en la forma en que las fuentes utilizan los términos. Una de ellas es si el ácido conjugado de una base fuerte se considera un "ácido débil".

Entiendo que cuanto más fuerte sea la base, más débil será el ácido conjugado, y todas las fuentes utilizan consistentemente los términos relativos. La contradicción está en el uso de los términos absolutos "fuerte" y "débil".

Parece haber dos convenciones conflictivas en uso. En la Convención I, el conjugado de una base fuerte se llama efectivamente un ácido débil (mientras que las bases débiles y los ácidos débiles también pueden ser conjugados), por lo que tienes estas parejas de conjugados:

\begin{array}{cc} \hline \text{ácido} & \text{base} \\ \hline \text{fuerte} & \text{débil} \\ \text{débil} & \text{débil} \\ \text{débil} & \text{fuerte} \\ \hline \end{array}

En la Convención II, el conjugado de un ácido débil es una base débil, y viceversa; el conjugado de una base fuerte es demasiado débil para ser considerado un ácido, y el conjugado de un ácido fuerte es demasiado débil para ser considerado una base:

\begin{array}{cc} \hline \text{ácido} & \text{base} \\ \hline \text{fuerte} & \text{no es una base} \\ \text{débil} & \text{débil} \\ \text{no es un ácido} & \text{fuerte} \\ \hline \end{array}

Puedes encontrar ejemplos de ambos simplemente buscando en Google "conjugado de un ácido fuerte", "conjugado de una base débil", etc. Muchas fuentes completan la oración "el conjugado de un ácido fuerte [o base]" con "es una base débil [o ácido]" (Convención I). Por otro lado, muchas fuentes completan "el conjugado de un ácido débil [o base]" con "es una base débil [o ácido]" (Convención II).

Solo quiero confirmar si es cierto que diferentes fuentes realmente están utilizando estos términos de maneras que se contradicen entre sí, para poder transmitir eso a mis estudiantes y seguir adelante.

Entonces, ¿cuál de las siguientes afirmaciones es verdadera?

  1. No hay contradicción; lo estoy interpretando mal. (Esto parece improbable ya que literalmente puedes buscar en Google "conjugado de un ácido débil" y obtener respuestas que parecen ser contradictorias.)

  2. Una de las formas de utilizar estos términos es correcta, y las fuentes que dicen lo contrario están utilizando los términos de forma incorrecta. (En particular, las fuentes más fiables parecen inclinarse hacia decir que el conjugado de un ácido débil es una base débil, es decir, Convención II. Tal vez las fuentes que dicen "el conjugado de una base fuerte es un ácido débil" están equivocadas, y simplemente están tergiversando la afirmación (correcta) de que cuanto más fuerte sea la base, más débil será el ácido conjugado.)

  3. No hay una definición acordada de "ácido débil" y diferentes fuentes lo utilizan de maneras contradictorias, pero a los químicos reales no les importa porque simplemente utilizan valores de Ka.

Para evitar una horrible confusión, por favor sé claro en tu respuesta si estás votando por #1, #2, o #3, o algo más que no está listado aquí.

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lYriCAlsSH Puntos 9264

(Preferiría haber convertido esto en un comentario en lugar de una respuesta, pero aún soy nuevo. Así que por favor no me critiques.)

Durante la secundaria, esto también me molestaba. No, no te estás volviendo loco, hay muchas opiniones diferentes sobre este tema cuando lo buscas en Google. El problema es que, al igual que muchas otras escalas que creamos los humanos, la forma en que definimos 'fuerte' o 'débil' es un concepto relativo, especialmente cuando se trata de rangos intermedios. Es simplemente una forma de explicar lo que observamos y comprender las cosas.

Una cosa en la que todos los químicos estarían de acuerdo es en que es mejor observar cuán fuerte es un ácido o base en relación a otro (basado en los valores de Ka o Kb). Al final, estas son las cosas que realmente usarías. Sin embargo, como necesitas una respuesta en un contexto escolar, te sugeriría lo siguiente:

En la escuela (al menos de donde soy) principalmente tratamos con ácidos y bases de Bronsted-Lowry. Aquí, la fuerza de un ácido depende de qué tan fácilmente dona (o acepta para las bases) protones. Si tus estudiantes ya saben un poco sobre los valores de Ka, entonces cualquier cosa con un Ka>1 puede considerarse (razonablemente) fuerte: a nivel escolar, esto suele limitarse a HI, HBr, HCl, HNO3, H2SO4 y a veces HClO3 y HClO4. Podrías investigar sobre las fuerzas relativas de estos 'ácidos fuertes' (parece que recuerdo una pregunta de examen sobre por qué HI es un ácido más fuerte que HCl - qué tan estables son los iones - y por qué HF no es considerado un ácido fuerte, la respuesta es el enlace de hidrógeno). Cualquier cosa con Ka<1 puede considerarse débil.

En cuanto a los conjugados. Tu afirmación en 2 sobre 'Cuanto más fuerte es el ácido, más débil es la base conjugada' y su inverso se aplica. Aquí también trabajas de manera comparativa en lugar de absoluta. Podrías intentar explicarlo diciendo que si algo cede un protón fácilmente (fuerza del ácido), ¿por qué querría tomar ese protón más tarde? Matemáticamente, esto se puede expresar relacionando el valor de Ka con el valor de Kb de su conjugado Ka = Kw/Kb (Kw = 1e-14). Notarás que muy pocas 'bases débiles' (Kb<1) te darán un Ka>1, de ahí la confusión sobre "el conjugado de una base débil es un ácido débil". Por ejemplo, H2PO4^- (Ka = 6.23e-8) no es particularmente una base ni un ácido fuerte, pero si reacciona como una base y forma H3PO4, este conjugado aún tiene un Ka = 7.52e-3, lo cual sigue siendo muy débil en comparación con HI.

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Julio Refosco Puntos 68

@ Bennett, entiendo tu frustración. La primera tabla que muestras es poco útil para los estudiantes que están tratando de entender pares ácido-base conjugados. Por lo que vale, me gusta usar una versión de la tabla 2 donde sustituyo "Ácido/base despreciable" como el conjugado de "Fuerte" (en lugar de "No un ácido/base"). Encuentro que esto es útil ya que los estudiantes entienden la diferencia entre un ácido como el amonio (ácido débil, pKa = 9,25) y Na+ (ácido despreciable pKa = 13,8). Disolver una sal que contiene el ion amonio (a una concentración razonable) dará un efecto medible en el pH pero el ion de sodio no lo hará. Sin embargo, un ion de sodio hidratado puede, en caso extremo, actuar como un ácido.

Aunque nuestras definiciones de "Fuerte" (y, por lo tanto, "Despreciable") son algo arbitrarias, los estudiantes en la mayoría de los exámenes necesitarán entenderlas y aplicarlas, por lo que no van a desaparecer.

De tus opciones, creo que la #2 es la más cercana (siento que la convención 1 es inherentemente engañosa, al menos para los estudiantes sin esquema). Después de trabajar en investigación, encuentro que los químicos todavía utilizan ácidos y bases "Fuertes" de la misma manera que nos enseñaron en la escuela, pero con un poco más de comprensión y la capacidad de aceptar las áreas grises.

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