Sales ácidas: mecanismo de formación
Las sales ácidas se forman como resultado de la neutralización parcial de los ácidos polipróticos. La regla principal de este proceso es que la neutralización se lleva a cabo por etapas, y el producto final depende enteramente de la relación molar en la que se hayan mezclado el ácido y el álcali.
Si el álcali se encuentra en defecto, la reacción no llega hasta el final. Como resultado, en la solución se forma una sal ácida o una mezcla de diferentes sales.
Examinemos este mecanismo utilizando como ejemplo la interacción entre el ácido ortofosfórico ($H_3PO_4$) y el hidróxido de sodio ($NaOH$):
- Primera sustitución. Se forma dihidrogenofosfato de sodio:
$$H_3PO_4 + NaOH = NaH_2PO_4 + H_2O$$
- Segunda sustitución. Al añadir otra porción de álcali, se obtiene hidrogenofosfato de sodio:
$$NaH_2PO_4 + NaOH = Na_2HPO_4 + H_2O$$
- Tercera sustitución. La neutralización completa conduce a la formación de una sal neutra: el fosfato de sodio:
$$Na_2HPO_4 + NaOH = Na_3PO_4 + H_2O$$
Propiedades y métodos de obtención de las sales ácidas
Por su composición química, las sales ácidas ocupan una posición intermedia entre la sal neutra clásica y el ácido. Debido a esto, surge una dualidad química.
Un claro ejemplo de esta dualidad («sal camaleón») es el hidrogenocarbonato de sodio ($NaHCO_3$). Al ser producto de la neutralización incompleta del ácido carbónico, formalmente pertenece a las sales ácidas. Sin embargo, en solución esta sustancia muestra propiedades de base, creando un medio alcalino.
Además de la neutralización parcial directa, las sales ácidas se pueden obtener mediante reacciones de intercambio:
- Interacción de una sal de un ácido poliprótico con un ácido fuerte (siempre que este último esté en defecto):
$$Na_2CO_3 + HCl = NaHCO_3 + NaCl$$
- Interacción de una sal de un ácido poliprótico con el mismo ácido:
$$Na_2CO_3 + H_2CO_3 = 2NaHCO_3$$
Sales básicas: estructura y dificultades de aislamiento
Las sales básicas son productos de la neutralización parcial de bases poliácidas con diversos ácidos.
En la estructura de la molécula de una sal básica deben estar presentes simultáneamente dos componentes:
- Un grupo hidroxilo ($-OH$).
- Un residuo ácido.
Un ejemplo típico de este compuesto es el hidroxiacetato de aluminio: $Al(OH)(CH_3COO)_2$.
A diferencia de las sales ácidas, las sales básicas se separan de las soluciones en forma de sustancias sólidas individuales con mucha menos frecuencia, aunque pueden encontrarse en solución en pequeñas cantidades. El principal problema para obtenerlas radica en la insolubilidad de la mayoría de los hidróxidos metálicos. En las condiciones teóricamente aptas para la cristalización de la sal básica, a menudo precipita el propio hidróxido metálico, bloqueando la formación del producto deseado.
Sales dobles y condiciones de su cristalización
Las sales dobles son compuestos químicos que contienen dos metales diferentes unidos a un mismo residuo ácido.
La condición principal para la formación de tales sales radica en la diferencia de solubilidades. Una sal doble precipita de la solución únicamente si es menos soluble que cada una de las sales simples que participan en su formación.
Un ejemplo clásico son los alumbres de potasio y aluminio. Si se mezclan soluciones de sulfato de potasio ($K_2SO_4$) y sulfato de aluminio ($Al_2(SO_4)_3$), como resultado de la interacción química precipita un sedimento blanco.
La ecuación de la reacción es la siguiente: $$K_2SO_4 + Al_2(SO_4)_3 + 24H_2O = 2KAl(SO_4)_2 \cdot 12H_2O\downarrow$$
El precipitado se forma precisamente porque la solubilidad de la sal doble obtenida es extremadamente baja y no supera el 6%.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Por qué la solución acuosa de hidrogenocarbonato de sodio tiene un medio alcalino?
La solución acuosa de hidrogenocarbonato de sodio tiene un medio alcalino porque sus propiedades básicas se expresan con más fuerza que las ácidas. En solución, el ion hidrogenocarbonato participa en dos procesos en competencia. Como base, sufre hidrólisis con formación de iones hidróxido ($HCO_3^- + H_2O \rightleftarrows H_2CO_3 + OH^-$). Al mismo tiempo, puede comportarse como ácido al sufrir ionización ($HCO_3^- + H_2O \rightleftarrows CO_3^{2-} + H_3O^+$). El predominio de la hidrólisis sobre la disociación conduce a la acumulación de iones $OH^-$, razón por la cual la solución de bicarbonato de sodio adquiere un pH = 8.5.
¿Cómo disocian las sales ácidas en soluciones acuosas?
Los ácidos polipróticos se disocian en soluciones acuosas por etapas: primero se desprende un protón de la molécula neutra y luego del anión cargado negativamente resultante. La separación de un protón de un anión cargado negativamente ocurre con mayor dificultad que de una molécula neutra debido a la atracción electrostática. Para los aniones de las sales ácidas, en las fuentes se indican los siguientes procesos:
- Ion hidrogenocarbonato ($HCO_3^-$) — muestra propiedades ácidas: $HCO_3^- + H_2O \rightleftarrows CO_3^{2-} + H_3O^+$; al mismo tiempo, muestra propiedades básicas: $HCO_3^- + H_2O \rightleftarrows H_2CO_3 + OH^-$.
- Ion dihidrogenofosfato ($H_2PO_4^-$) — disocia según la ecuación $H_2PO_4^- \rightleftarrows H^+ + HPO_4^{2-}$.
De este modo, para el ion hidrogenocarbonato la disociación compite con la hidrólisis.
Las sales ácidas retienen el hidrógeno (H) del ácido, las sales básicas conservan el grupo hidroxilo (OH) de la base, y las sales dobles combinan dos metales diferentes bajo un mismo residuo ácido.
Preguntas de clases y exámenes
¿Qué significa el término «sal camaleón»?
Es una denominación informal para las sales que muestran dualidad química. Por ejemplo, el hidrogenocarbonato de sodio por su estructura es una sal ácida, pero en solución acuosa manifiesta propiedades básicas y crea un medio alcalino.
¿Por qué las sales básicas rara vez precipitan?
El proceso de cristalización de las sales básicas se ve obstaculizado por el hecho de que la mayoría de los hidróxidos metálicos son insolubles. En lugar de formarse la sal básica, a menudo precipita el hidróxido correspondiente.
Qué más repasar sobre el tema
- Reacción del dihidrogenofosfato de potasio con ácido sulfúrico
- Interacción del dihidrogenofosfato de potasio con hidróxido de potasio
- Reacción del fosfato de potasio con el doble de cantidad de ácido fosfórico
- Búsqueda de ejemplos adicionales de sales dobles en la nomenclatura química
Estudia el tema por completo en el curso de «Química»
Aquí tienes un resumen. En el curso encontrarás todo lo que preguntan en clase y en el examen.
- Guía metodológica completa sobre el tema «Sales ácidas, básicas y dobles» y 3 009 páginas más de la asignatura
- Ejercicios y pruebas después de cada tema, igual que en el examen práctico
- El tutor de IA responderá a tus preguntas sobre el tema en cualquier momento
- 99 videotutoriales de la asignatura
Otros temas de la sección «Capítulo 3. Clasificación de sustancias»
Material preparado por los profesores de WhiteCoat Pro según el plan de estudios de las facultades de medicina. De carácter educativo.