El equilibrio iónico es un concepto fundamental en la química que se refiere al estado en el que las tasas de reacción directa e inversa de una reacción química son iguales y las concentraciones de los reactivos y productos permanecen constantes con el tiempo. A continuación, te presento tres ejercicios resueltos relacionados con el equilibrio iónico:
Ejercicio 1: Equilibrio de ionización del ácido acético (CH3COOH)
El ácido acético (CH3COOH) se disocia parcialmente en agua, formando iones acetato (CH3COO-) e iones hidronio (H3O+):
CH3COOH ⇌ CH3COO- + H3O+
Si tienes una solución de ácido acético 0.1 M, calcula la concentración de iones acetato (CH3COO-) y de iones hidronio (H3O+) en equilibrio.
Solución: El equilibrio iónico del ácido acético se puede representar como:
CH3COOH ⇌ CH3COO- + H3O+
En el equilibrio, la concentración de ácido acético disociado será igual a la concentración inicial disociada, ya que es un equilibrio parcial. Entonces:
[CH3COO-] = [H3O+] = x (supongamos)
Sin embargo, como se disocia en una proporción 1:1, podemos decir que [CH3COO-] = x y [H3O+] = x.
Por lo tanto, la concentración de iones acetato (CH3COO-) y de iones hidronio (H3O+) en equilibrio es de 0.1 M.
Ejercicio 2: Equilibrio de ionización del agua (H2O)
El agua (H2O) también se disocia en iones hidronio (H3O+) e iones hidroxilo (OH-) en una reacción de equilibrio:
H2O ⇌ H3O+ + OH-
Si tienes una solución de agua pura a 25°C, calcula la concentración de iones hidronio (H3O+) y de iones hidroxilo (OH-) en equilibrio.
Solución: Para el agua pura a 25°C, se sabe que la concentración de iones hidronio (H3O+) y de iones hidroxilo (OH-) en equilibrio es igual y se denomina constante del producto iónico del agua (Kw), que tiene un valor de aproximadamente 1.0 x 10^-14 a esta temperatura.
Entonces:
[H3O+] = [OH-] = √Kw [H3O+] = [OH-] = √(1.0 x 10^-14) [H3O+] = [OH-] ≈ 1.0 x 10^-7 M
Por lo tanto, la concentración de iones hidronio (H3O+) y de iones hidroxilo (OH-) en equilibrio es aproximadamente 1.0 x 10^-7 M.
Ejercicio 3: Equilibrio de ionización de amoníaco (NH3)
El amoníaco (NH3) también se disocia parcialmente en agua, formando iones amonio (NH4+) e iones hidroxilo (OH-):
NH3 + H2O ⇌ NH4+ + OH-
Si tienes una solución de amoníaco 0.5 M, calcula la concentración de iones amonio (NH4+) y de iones hidroxilo (OH-) en equilibrio.
Solución: El equilibrio iónico del amoníaco se puede representar como:
NH3 + H2O ⇌ NH4+ + OH-
En el equilibrio, la concentración de amoníaco disociado será igual a la concentración inicial disociada, ya que es un equilibrio parcial. Entonces:
[NH4+] = [OH-] = x (supongamos)
Sin embargo, como se disocia en una proporción 1:1, podemos decir que [NH4+] = x y [OH-] = x.
Por lo tanto, la concentración de iones amonio (NH4+) y de iones hidroxilo (OH-) en equilibrio es de 0.5 M.
