Cómo identificar el origen de los iones en disolución.
Para estudiar la hidrólisis de una sal, necesitamos conocer de qué ácido o base viene cada uno de sus iones. Vamos a seguir las mismas cuatro normas en todos los casos de hidrólisis posibles.
Los cationes de los grupos 1 y 2 (Li+, Na+, K+, Mg2+, Ca2+ …) vienen de los hidróxidos correspondientes (LiOH, NaOH, KOH, Be(OH)2…)
Los aniones del grupo 17 (F-, Cl-, Br-, I-) vienen de la disociación de sus respectivos hidrácidos (HF, HCl, HBr, HI).
Para ver de qué ácido o base viene un ion más complejo, debemos pensar qué molécula ha perdido o ganado hidrógenos para formarlo.
Por ejemplo, en el ion amonio () podemos identificar una estructura muy parecida al amoniaco (. La única diferencia entre ellos es un hidrógeno. Así que entendemos que el ion amonio se forma cuando el amoniaco capta un protón.
La fuerza de un electrolito y la de su especie conjugada están relacionadas. Cuanto más fuerte es una base, más débil es su ácido conjugado, y viceversa
Hidrólisis de una sal de ácido fuerte y base fuerte.
Estudiamos el caso del NaCl:
Disociamos la sal, para ver fácilmente en qué iones positivos y negativos se separa:
Para ver si alguno de estos iones reacciona con el agua dando una reacción ácido-base (es decir, se hidroliza), debemos pensar de qué ácido y de qué base proviene cada uno:
El ion sodio viene de la disociación de su correspondiente hidróxido NaOH según el proceso:
El NaOH es una base fuerte. Cuanto más fuerte sea un electrolito, más débil es su especie conjugada. Esto es lo que le ocurre al Na+: no es lo suficientemente fuerte para poder reaccionar con el agua y cederle un protón. No se hidroliza.
El ion cloruro viene de la disociación del HCl según el proceso:
Como el HCl es un ácido fuerte, su base conjugada, el Cl-, es débil. De nuevo, es tan débil que no puede reaccionar con el agua y captar un protón de ella
Como ninguna de las dos especies en disolución puede hidrolizarse, no modificarán el pH del agua. El pH final de una disolución de NaCl en agua pura es neutro (igual a 7).
En todas las disoluciones se cumple que:
ÁCIDO FUERTE + BASE FUERTE = SAL NEUTRA
Hidrólisis de una sal de ácido fuerte y base débil.
Estudiamos la disolución del cloruro de amonio: .
Planteamos la ecuación de la disociación de la sal, para ver fácilmente en qué iones positivos y negativos se separa:
Para ver si alguno de estos iones reacciona con el agua dando una reacción ácido-base (es decir, se hidroliza), lo primero es pensar de qué ácido y de qué base proviene cada uno.
El anión cloruro , proviene de la disociación del HCl:
Como el HCl es un ácido fuerte, su base conjugada, el Cl-, es débil. Lo suficientemente débil como para no poder reaccionar con el agua y captar un protón de ella. Dicho de otra forma, el Cl- no tiene la capacidad de hidrolizarse.
Veamos qué pasa con el catión amonio. En iones más complejos debemos buscar qué ácido o qué base tienen una estructura similar al propio ion. En este caso, reconocemos que el ion amonio () es prácticamente igual que la molécula de amoniaco (), que ha ganado un hidrógeno. Así que podemos entender que el amonio viene de la disociación del amoniaco.
Como el amoniaco es una base débil, su ácido conjugado, el ion amonio, es un ácido fuerte. Es decir, tiene la suficiente fortaleza para reaccionar con el agua: se hidroliza. Al ser un ácido, cede protón del agua.
Emite iones hidronio, la hidrólisis del ion amonio hace que el medio sea más ácido.
Una disolución de cloruro de amonio en agua pura generará un pH ácido debido a la hidrólisis del ion amonio.
En todas las disoluciones se cumple que:
ÁCIDO FUERTE + BASE DÉBIL = SAL ÁCIDA
Hidrólisis de una sal de ácido débil y base fuerte.
Veamos este caso con el ejemplo del acetato de sodio: .
Primero planteamos la ecuación de la disociación de la sal, para ver fácilmente en qué iones positivos y negativos se separa:
Para ver si alguno de estos iones reacciona con el agua dando una reacción ácido-base (es decir, se hidroliza), lo primero es pensar de qué ácido y de qué base proviene cada uno.
El ion sodio (grupo 1) viene de la disociación del NaOH según el proceso:
Como el NaOH es una base fuerte, su ácido conjugado, el Na+, es considerado débil. Lo suficientemente débil como para no poder reaccionar con el agua y cederle un protón. Es decir, el Na+, no tiene la capacidad de hidrolizarse.
En iones más complejos debemos buscar qué especie tienen una estructura similar, pensando qué ácido o base ha podido ganar o perder hidrógenos. En este caso, reconocemos que el ion acetato () es prácticamente igual que la molécula de ácido acético (). Así que podemos entender que el acetato viene de la disociación del ácido acético:
Como el ácido acético es un ácido débil, su base conjugada, el ion acetato, es lo suficientemente fuerte como para reaccionar con el agua: se hidroliza.
Estudiemos la hidrólisis del acetato. Es una base. Por tanto, captará protones del medio.
En la hidrólisis del acetato se generan iones hidroxilo, por tanto, la hidrólisis del ion acetato hace que el medio sea más básico.
Una disolución de acetato de sodio en agua pura generará un pH básico debido a la hidrólisis del ion acetato.
En todas las disoluciones se cumple que:
ÁCIDO DÉBIL + BASE FUERTE = SAL BÁSICA
Hidrólisis de una sal de ácido débil y base débil.
Este caso, un poco más complejo que el resto, vamos a entenderlo usando como ejemplo el fluoruro de amonio ().
Primero planteamos la ecuación de la disociación de la sal, para ver fácilmente en qué iones positivos y negativos se separa:
Para ver si alguno de estos iones reacciona con el agua dando una reacción ácido-base (es decir, se hidroliza), lo primero es pensar de qué ácido y de qué base proviene cada uno.
En iones complejos, debemos buscar qué ácido o qué base tienen una estructura similar al propio ion, buscando qué especie ha podido ganar o perder hidrógenos. En este caso, reconocemos que el ion amonio () es prácticamente igual que la molécula de amoniaco (), que ha ganado un hidrógeno. Así que podemos entender que el amonio viene de la disociación del amoniaco.
Sabemos que el amoniaco es una base débil, así que su ácido conjugado, el ion amonio, es un ácido lo suficientemente fuerte como para reaccionar con el agua: se hidroliza. Al ser un ácido, cede un protón al agua.
En la hidrólisis del amonio se generan iones hidronio. En resumen: la hidrólisis del ion amonio hace que el medio sea más ácido.
El amoniaco es una base débil, así que su ácido conjugado, el ion amonio, es un ácido fuerte. Es decir, tiene la suficiente fortaleza para reaccionar con el agua: se hidroliza. Al ser un ácido, capta un protón del agua.
El anión fluoruro (grupo 17), proviene de la disociación del HF.
Sabemos que el ácido fluorhídrico es el único hidrácido débil, así que su base conjugada, el ion fluoruro, tendrá la fortaleza suficiente para reaccionar con el agua: se hidroliza. Por ser una base, capta un protón del agua.
Vemos que en el proceso se generan iones hidroxilo. En resumen: la hidrólisis del ion fluoruro hace que el medio se vuelva más básico.
Llegados a este punto, nos damos cuenta de que tenemos una decisión que tomar. Los dos iones de la sal se hidrolizan. Los dos modifican el pH del medio y cada uno lo hace de una forma. ¿Cuál gana? ¿Cuál es el pH final?
Para esto, tenemos que comparar las constantes de basicidad y de acidez de cada uno de los iones que forman la sal:
El amonio aporta iones hidronio y acidifica el medio. El fluoruro aporta iones hidroxilo y basifica el medio.
Necesitamos las constantes de acidez del y de basicidad del .
Cuanto mayor sea una constante, más desplazado está el equilibrio correspondiente hacia la derecha. La constante de acidez del amonio es mayor que la de basicidad del fluoruro. Es decir, el equilibrio del catión amonio está más desplazado hacia los productos. Por tanto, hay más iones en disolución que Así que el pH final de la disolución es ácido.
¡Importante! La constante que queremos comparar es la del ion (), no la del ácido o la base originales ().
Si nos diesen la constante de acidez del HF o la de basicidad del , debemos calcular las constantes que nos interesan teniendo en cuenta que en las especies conjugadas se cumple:
Así que, finalmente podemos entender que:
ÁCIDO DÉBIL + BASE DÉBIL = SAL NEUTRA
• Si Kb > Ka = SAL BÁSICA
• Si Ka > Kb = SAL ÁCIDA
• Si Ka = Kb = SAL NEUTRA
Ejercicios resueltos de hidrólisis de sales.
1. Estudiar el pH de la disolución de :
Solución
Disociamos la sal para ver los iones que la conforman:
Estudiamos de qué ácido o base viene cada ion:
El catión sodio () pertenece al grupo 1 así que viene de su hidróxido, el hidróxido de sodio (NaOH):
El anión bromuro () pertenece al grupo 17 así que viene de su hidrácido, el ácido bromhídrico (HBr):
Según la fortaleza del ácido o base en cada caso, vemos si alguno de los iones puede hidrolizarse:
El ion potasio es el ácido conjugado de una base fuerte. Por tanto, no tiene la fortaleza suficiente para reaccionar con el agua: no se hidroliza.
El ion bromuro es la base conjugada de un ácido fuerte. Por tanto, no tiene la fortaleza suficiente para reaccionar con el agua: no se hidroliza.
Como ningún ion se hidroliza, ninguna especie libera protones o hidroxilos, es decir, ninguna es capaz de modificar el pH.
El pH final de una disolución de bromuro de sodio en agua pura es neutro.
2. Calcular el pH de una disolución de KCN en agua:
Solución
Disociamos la sal para ver los iones que la conforman:
Estudiamos de qué ácido o base viene cada ion:
El catión ( pertenece al grupo 1 así que viene de su hidróxido, el hidróxido de potasio (KOH):
El anión cianuro () viene del ácido de estructura similar, el ácido cianhídrico ().
Según la fortaleza del ácido o base en cada caso, vemos si alguno de los iones puede hidrolizarse:
El ion potasio es el ácido conjugado de una base fuerte. Por tanto, no es lo suficientemente fuerte para reaccionar con el agua:
El ion cianuro es la base conjugada de un ácido débil. Por tanto, tiene la suficiente fortaleza como para reaccionar con el agua: se hidroliza.
Escribimos la reacción de hidrólisis de los iones en los que ocurra. En este caso, solo el cianuro
Con la hidrólisis del ion cianuro se liberan iones hidroxilo al medio, por lo que se vuelve más básico.
Una disolución de KCN tiene un pH básico, mayor que 7.
3. Calcular el pH del cianuro de amonio, :
Solución
Como dato, conocemos que Ka (HCN) = 6.2 · 10-10 y Kb (NH3) = 1.8 · 10-5
Formularemos la ecuación de la disociación de la sal:
Estudiaremos el ácido y la base de cuya disociación viene cada ion:
El ion amonio es un ion de estructura más compleja. Debemos buscar de qué ácido o base proviene, encontrando la especie que ha perdido o ganado hidrógenos para llegar hasta él. Es fácil ver que este ion viene del amoniaco: NH3
El CN- es otro ion de estructura más compleja. Siguiendo la misma lógica, podemos ver que viene del ácido cianhídrico (HCN).
Deduciremos la capacidad que tiene cada ion de la disolución de hidrolizarse y, por tanto, si puede cambiar el pH:
Catión amonio:
El amoniaco es una base débil. Cuanto más débil sea una base, más fuerte es su ácido conjugado. Y, ojo, esto no quiere decir que el ion , ácido conjugado del amoniaco, sea un ácido fuerte. Quiere decir que es más fuerte que el ácido conjugado de una base menos débil.
Podemos considerar que la especie conjugada de un ácido débil tiene la suficiente fortaleza para dar una reacción ácido base con el agua: hidrolizarse.
La hidrólisis genera iones H3O+ en el medio.
Anión cianuro:
El ácido cianhídrico es también un ácido débil. De nuevo, cuanto más débil sea el ácido, más fuerte es su base conjugada. Podemos considerar que la especie conjugada de un ácido débil tiene la suficiente fortaleza para dar una reacción ácido base con el agua: hidrolizarse.
La hidrólisis genera iones OH- en el medio.
Ambos iones se hidrolizan, dando lugar a iones hidroxilo e hidronio en el medio. Debemos ver qué ion tiene una constante más fuerte para decidir qué hay en mayor cantidad y, por tanto, cuál es el pH final.
No tenemos las constantes de acidez del ion amonio ni la de basicidad del ion cianuro, pero sí tenemos las constantes de sus especies conjugadas.
Como sabemos que ambas se relacionan, podemos calcularlas fácilmente:
Constante del catión amonio:
Constante del anión cianuro:
Como >, el equilibrio del ion cianuro está más desplazado hacia la derecha.
Así que, de estos dos equilibrios, el segundo aporta más productos a la disolución y, por tanto, afecta más al pH.
El pH es básico.
4. Considere disoluciones acuosas de idéntica concentración de los compuestos: HCl, NH4I, NaBr y KCN.
a) Deduzca, sin hacer cálculos, si las disoluciones son ácidas, básicas o neutras. Escriba las reacciones correspondientes.
b) Ordénelas, razonadamente, en orden creciente de pH.
Datos. Ka (HCN) = 4,9×10-10; Kb (NH3) = 1,8×10-5.
Solución
a) Deduzca, sin hacer cálculos, si las disoluciones son ácidas, básicas o neutras. Escriba las reacciones correspondientes.
HCl: ácido fuerte. El pH de la disolución será fuertemente ácido, muy por debajo de
NH4I: sal. Hace falta evaluarlo con calma:
Disociamos la sal para ver los iones que la conforman:
Estudiamos de qué ácido o base viene cada ion:
El catión amonio (), del amoniaco ():
El anión yoduro () pertenece al grupo 17 así que viene de su hidrácido, el ácido yodhídrico (HI):
Según la fortaleza del ácido o base en cada caso, vemos si alguno de los iones puede hidrolizarse:
El amonio viene de una base débil, así que el amonio es un ácido lo suficientemente fuerte como para reaccionar con el agua: se hidroliza.
El yoduro viene de un ácido fuerte, así que el yoduro no es lo suficientemente fuerte como para reaccionar con el agua: no se hidroliza.
Escribimos la reacción de hidrólisis de los iones en los que ocurra. En este caso, solo el amonio:
Con la hidrólisis del catión amonio se liberan iones hidroxilo al medio y se vuelve más ácido.
Una disolución de yoduro de amonio tiene un pH ácido, menor que 7.
NaBr: sal. Hay que valorarlo.
Disociamos la sal para ver los iones que la conforman:
Estudiamos de qué ácido o base viene cada ion:
El catión sodio () pertenece al grupo 1 así que viene de su hidróxido, el hidróxido de sodio (NaOH):
El anión bromuro () pertenece al grupo 17 así que viene de su hidrácido, el ácido bromhídrico (HBr):
Según la fortaleza del ácido o base en cada caso, vemos si alguno de los iones puede hidrolizarse:
El ion sodio viene de una base fuerte. Por tanto, el ácido conjugado no tiene la suficiente fortaleza como para reaccionar con el agua: no se hidroliza.
El ion bromuro viene de un ácido fuerte. Por tanto, la base conjugada no tiene la suficiente fortaleza como para reaccionar con el agua:no se hidroliza.
Como ningún ion se hidroliza, ninguna especie modifica el pH. El pH final de una disolución de bromuro de sodio en agua pura es neutro.
KCN: es una sal, hay que valorarlo.
Disociamos la sal para ver los iones que la conforman:
Estudiamos de qué ácido o base viene cada ion:
El catión ( pertenece al grupo 1 así que viene de su hidróxido, el hidróxido de potasio (KOH):
El anión cianuro () viene del ácido de estructura similar, el ácido cianhídrico ().
Según la fortaleza del ácido o base en cada caso, vemos si alguno de los iones puede hidrolizarse:
El ion potasio viene de una base fuerte. Por tanto, su ácido conjugado no es lo suficientemente débil como para reaccionar con el agua: no se hidroliza.
El ion cianuro viene de un ácido débil. Por tanto, es una base lo suficientemente fuerte como para reaccionar con el agua: se hidroliza.
Escribimos la reacción de hidrólisis de los iones en los que ocurra. En este caso, solo el cianuro
Con la hidrólisis del ion cianuro se liberan iones hidroxilo al medio y se vuelve más básico.
Una disolución de KCN tiene un pH básico, mayor que 7.
b) Ordénelas, razonadamente, en orden creciente de pH.
5. Se preparan disoluciones acuosas de los siguientes compuestos: yoduro de potasio, dioxonitrato (III) de sodio, bromuro de amonio y fluoruro de sodio.
Escriba los correspondientes equilibrios de disociación y los posibles equilibrios de hidrólisis resultantes para los cuatro compuestos en disolución acuosa y justifique el carácter ácido, básico o neutro de cada una.
Datos. Ka dioxonitrato (III) de hidrógeno = 7,2·10–4; Ka ácido fluorhídrico = 6,6·10–4; Kb amoniaco = 1,8·10–5
Solución
Yoduro de potasio: KI
Formularemos la ecuación de la disociación de la sal:
Estudiaremos el ácido y la base de cuya disociación viene cada ion:
El K+, ion del grupo 1, proviene de su correspondiente hidróxido:
El I- es un anión del grupo 17. Por tanto, viene de su correspondiente hidrácido:
Deduciremos la capacidad que tiene cada ion de la disolución de hidrolizarse y, por tanto, si puede cambiar el pH:
Catión potasio:
Como ya sabemos, cuanto más fuerte es una base, más débil es su ácido conjugado. Al ser el hidróxido de potasio una base fuerte, podemos considerar que su ácido conjugado no tiene la fuerza suficiente para reaccionar con el agua y dar lugar a una reacción ácido-base: el ion K+ no se hidroliza.
Anión yoduro:
De igual forma, cuanto más fuerte es un ácido, más débil es su base conjugada. Al ser el ácido yodhídrico un ácido fuerte, podemos considerar que su base conjugada no tiene la fuerza suficiente para reaccionar con el agua y dar lugar a una reacción ácido-base: el ion I- no se hidroliza.
Como ningún ion presente en la disolución se hidroliza, no hay ninguna reacción ácido-base que modifique el pH del agua. El pH final es NEUTRO.
Dioxonitrato (III) de sodio:
Formularemos la ecuación de la disociación de la sal:
Estudiaremos el ácido y la base de cuya disociación viene cada ion:
El Na+, ion del grupo 1, proviene de su correspondiente hidróxido:
El , es un ion de estructura más compleja. Debemos buscar de qué ácido o base proviene, encontrando la especie que ha perdido o ganado hidrógenos para llegar a él. Es fácil ver que este ion viene del ácido nitroso: HNO2.
Deduciremos la capacidad que tiene cada ion de la disolución de hidrolizarse y, por tanto, si puede cambiar el pH:
Catión sodio:
Como ya sabemos, cuanto más fuerte es una base, más débil es su ácido conjugado. Al ser el hidróxido de sodio una base fuerte, podemos considerar que su ácido conjugado no tiene la fuerza suficiente para reaccionar con el agua y dar lugar a una reacción ácido-base: el ion Na+ no se hidroliza.
Anión nitrito:
El ácido nitroso es un ácido débil. Cuanto más débil sea un ácido, más fuerte es su base conjugada. Podemos considerar que la especie conjugada de un ácido débil tiene la suficiente fortaleza para dar una reacción ácido base con el agua: hidrolizarse.
La hidrólisis genera iones OH- en el medio.
El único ion que se hidroliza es el ion nitrito, , dando lugar a un pH básico. Por tanto, el pH resultante es BÁSICO
Bromuro de amonio:
Formularemos la ecuación de disociación de la sal:
Estudiaremos el ácido y la base de cuya disociación viene cada ion:
El Br- es un anión del grupo 17. Por tanto, viene de su correspondiente hidrácido:
El ion amonio es un ion de estructura más compleja. Debemos buscar de qué ácido o base proviene, encontrando la especie que ha perdido o ganado hidrógenos para llegar hasta él. Es fácil ver que este ion viene del amoniaco: NH3
Deduciremos la capacidad que tiene cada ion de la disolución de hidrolizarse y, por tanto, si puede cambiar el pH:
Anión bromuro:
Como ya sabemos, cuanto más fuerte es un ácido, más débil es su base conjugada. Al ser el ácido bromhídrico un ácido fuerte, podemos considerar que su base conjugada no tiene la fuerza suficiente para reaccionar con el agua y dar lugar a una reacción ácido-base: el ion Br- no se hidroliza.
Catión amonio:
El amoniaco es una base débil. Cuanto más débil sea una base, más fuerte es su ácido conjugado. Podemos considerar que la especie conjugada de un ácido débil tiene la suficiente fortaleza para dar una reacción ácido base con el agua: hidrolizarse.
La hidrólisis genera iones H3O+ en el medio.
El único ion que se hidroliza es el ion amonio, , dando lugar a un pH ácido. Por tanto, el pH resultante es ÁCIDO.
Fluoruro de sodio: NaF
Formularemos la ecuación de la disociación de la sal:
Estudiaremos el ácido y la base de cuya disociación viene cada ion:
El Na+, ion del grupo 1, proviene de su correspondiente hidróxido:
El F- es un anión del grupo 17. Por tanto, viene de su correspondiente hidrácido:
Deduciremos la capacidad que tiene cada ion de la disolución de hidrolizarse y, por tanto, si puede cambiar el pH:
Catión sodio:
Como ya sabemos, cuanto más fuerte es una base, más débil es su ácido conjugado. Al ser el hidróxido de potasio una base fuerte, podemos considerar que su ácido conjugado no tiene la fuerza suficiente para reaccionar con el agua y dar lugar a una reacción ácido-base: el ion K+ no se hidroliza.
Anión fluoruro:
El ácido fluorhídrico es un ácido débil. Cuanto más débil sea un ácido, más fuerte es su base conjugada. Podemos considerar que la especie conjugada de un ácido débil tiene la suficiente fortaleza para dar una reacción ácido base con el agua: hidrolizarse.
En la hidrólisis se generan iones hidroxilo.
El único ion que se hidroliza es el ion fluoruro, F-, dando lugar a un pH básico. Por tanto, el pH resultante es BÁSICO.
) podemos identificar una estructura muy parecida al amoniaco (
. La única diferencia entre ellos es un hidrógeno. Así que entendemos que el ion amonio se forma cuando el amoniaco capta un protón.
viene de la disociación de su correspondiente hidróxido NaOH según el proceso:
viene de la disociación del HCl según el proceso:
.
, proviene de la disociación del HCl:
), que ha ganado un hidrógeno. Así que podemos entender que el amonio viene de la disociación del amoniaco. 
.
) es prácticamente igual que la molécula de ácido acético (
). Así que podemos entender que el acetato viene de la disociación del ácido acético: 
).
. 
en disolución que 
Así que el pH final de la disolución es ácido.
), no la del ácido o la base originales (
).
:
) pertenece al grupo 1 así que viene de su hidróxido, el hidróxido de sodio (NaOH):
) pertenece al grupo 17 así que viene de su hidrácido, el ácido bromhídrico (HBr):
pertenece al grupo 1 así que viene de su hidróxido, el hidróxido de potasio (KOH):
) viene del ácido de estructura similar, el ácido cianhídrico (
). 
:
, ácido conjugado del amoniaco, sea un ácido fuerte. Quiere decir que es más fuerte que el ácido conjugado de una base menos débil. 
>
, el equilibrio del ion cianuro está más desplazado hacia la derecha. 
), del amoniaco (
):
) pertenece al grupo 17 así que viene de su hidrácido, el ácido yodhídrico (HI):
) pertenece al grupo 1 así que viene de su hidróxido, el hidróxido de sodio (NaOH):
) pertenece al grupo 17 así que viene de su hidrácido, el ácido bromhídrico (HBr):
pertenece al grupo 1 así que viene de su hidróxido, el hidróxido de potasio (KOH):
) viene del ácido de estructura similar, el ácido cianhídrico (
). 
, es un ion de estructura más compleja. Debemos buscar de qué ácido o base proviene, encontrando la especie que ha perdido o ganado hidrógenos para llegar a él. Es fácil ver que este ion viene del ácido nitroso: HNO2. 
, dando lugar a un pH ácido. Por tanto, el pH resultante es ÁCIDO.
