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Imagina que estás hirviendo agua para cocer pasta. Cuando añades sal y remueves el agua, la sal empieza a desaparecer. Bueno, en realidad no desaparece, sino que se disocia (es decir, se descompone en iones). Sin embargo, si accidentalmente hirvieras completamente toda el agua (por ejemplo, si estabas demasiado ocupado estudiando y te olvidaste de que habías dejado el agua hirviendo), la sal reaparecería.
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Regístrate gratis¿Verdadero o falso?: La disociación es un proceso irreversible.
¿Cuál es el símbolo del grado de disociación?
¿Verdadero o falso?: La constante de disociación de una base (Kb) mide su debilidad.
¿Cuál es el símbolo de la constante de disociación del agua?
De los siguientes factores ¿Cuáles hacen que varíe la disociación de una sustancia?
¿Verdadero o falso?: El porcentaje de disociación se calcula a partir de la fórmula de la constante de disociación, multiplicando el resultado por 100.
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Fig. 1: Cuando añadimos sal a agua hirviendo, esta desaparece de nuestra vista, pero no desaparece de la disolución.
En este artículo aprenderemos sobre el grado de disociación, la constante de disociación y otros conceptos que afectan a la disociación. ¡Sigue leyendo para aprender más!
El concepto de disociación en química se refiere a un proceso mediante el cual las moléculas se separan en sus componentes, ya sean iones o átomos, de forma reversible.
La fórmula general de la disociación es la siguiente:
$$AB\rightleftharpoons A+B$$
Siendo AB un compuesto y A y B los componentes que lo forman.
Estos son algunos ejemplos de disociación y sus correspondientes fórmulas:
Un ejemplo de disociación es la disociación del agua:
$$H_{2}O_{(l)}\rightleftharpoons H^{+}_{(aq)}+OH^{-}_{(aq)}$$
Otro ejemplo muy común es la disociación del cloruro sódico (NaCl):
$$NaCl_{(s)}\rightleftharpoons Na^{+}_{(aq)}+Cl^{-}_{(aq)}$$
Ahora, veamos qué es el grado de disociación:
El grado de disociación (α) es el cociente entre la cantidad de sustancia que se ha disociado y la cantidad total de sustancia que teníamos en un principio.
El grado de disociación depende de la temperatura a la que está la disolución, el tipo de sustancia que esté reaccionando, la concentración de la sustancia que esté reaccionando y el tipo de disolvente en el que se encuentre la disolución.
Veamos, a continuación, qué es la constante de disociación, muy importante para conocer cuál es el grado de disociación.
La constante de disociación es un tipo de constante de equilibrio que mide la tendencia de una especie a disociarse (separarse) en componentes más pequeños. Estas reacciones de disociación son reversibles, lo que significa que se puede recuperar la especie original.
Por ejemplo, observa la disociación del dímero de Gomberg:
Fig. 2: El dímero de Gomberg se disocia en dos mitades.
Las constantes de disociación son constantes de equilibrio, por lo que nos indican qué lado del equilibrio se ve favorecido:
Existen varios tipos de constantes de disociación:
El porcentaje de disociación se calcula a partir de la fórmula del grado de disociación, multiplicando el resultado por 100. La fórmula es la siguiente:
\[\alpha \% =\frac{cantidad\ de\ sustancia\ disociada}{cantidad\ de\ sustancia\ total}\cdot 100\]
La constante de disociación general (Kc) mide la tendencia de una especie a descomponerse en sus componentes.
Para una disociación general:
$$A_aB_b \rightleftharpoons aA + bB$$
La fórmula para la constante de disociación es:
$$K_d=\frac{[A]^a[B]^b}{[A_aB_a]}$$
Donde:
La constante de disociación puede utilizarse para procesos como la disociación de un complejo de coordinación (compuesto con un centro metálico unido a otras especies llamadas ligandos) o la disociación de una sal.
Por ejemplo, esta es la disociación de [Ag(NH3)2]+ (un complejo de coordinación):
$$Ag(NH_3)_2^+ \rightleftharpoons Ag^+ + 2NH_3$$
$$K_d=\frac{[Ag^+][NH_3]^2}{[Ag(NH_3)_2^+]}$$
Y he aquí la disociación del NaCl (una sal):
$$NaCl \rightleftharpoons Na^+ + Cl^-$$
$$K_d=\frac{[Na^+][Cl^-]}{[NaCl]}$$
La constante de disociación ácida (Ka) mide la fuerza de un ácido.
La base conjugada es la especie que resulta de la pérdida de su protón (y que ahora puede actuar como base).
La disociación del ácido puede se puede escribir de dos maneras:
Revisemos ambos casos:
Para una disociación general:$$HA_{(aq)} + H_2O_{(l)} \rightleftharpoons H_3O^+_{(aq)} + A^-_{(aq)}$$
Donde:
La ecuación para Ka es:
$$K_a=\frac{[H_3O^+][A^-]}{[HA]}$$
Donde:
Para una disociación general:
$$HA_{(aq)} \rightleftharpoons H^+_{(aq)} + A^-_{(aq)} $$
La ecuación para Ka es:
$$K_a=\frac{[H^+][A^-]}{[HA]}$$
Ka mide la fuerza de un ácido. Cuanto mayor es Ka, más fuerte es el ácido, ya que hay una mayor concentración de iones H+/H3O+.
La constante de disociación de una base (Kb) mide su fuerza.
El ácido conjugado es la especie que resulta cuando la base gana un protón (y, ahora, puede actuar como ácido).
Al igual que con la constante de disociación de los ácidos, hay dos formas de escribirla:
Para una disociación general:
$$B_{(aq)} + H_2O_{(l)} \rightleftharpoons BH^+_{(aq)} + OH^-_{(aq)}$$
Donde:
La ecuación para Kb es:
$$K_b=\frac{[BH^+][OH^-]}{[B]}$$
Donde:
Para una disociación general:
$$BOH_{(aq)} \rightleftharpoons B^+_{(aq)} + OH^-_{(aq)}$$
Donde:
La ecuación para Kb es:
$$K_b=\frac{[B^+][OH^-]}{[BOH]}$$
Al igual que con Ka, la magnitud de Kb determina la fuerza de una base. Sin embargo, en lugar de que la fuerza provenga de la concentración de H+/H3O+, proviene de la concentración de OH-.
Aquí tienes una tabla con algunas bases comunes y sus valores Kb:
| Nombre de la base | Valor de Kb |
| Hidróxido de litio (LiOH) | 2.29·100 |
| Hidróxido de potasio (KOH) | 3.16·10-1 |
| Hidróxido de sodio (NaOH) | 6.31·10-1 |
| Amoníaco (NH3) | 1.77·10-5 |
| Hidróxido de amonio (NH4OH) | 1.79·10-5 |
| Piridina (C5H5N) | 1.78·10-9 |
La constante de disociación del agua (Kw) describe cómo se disocia el agua en sus iones.
La reacción de disociación es:
$$H_2O \rightleftharpoons OH^- + H^+$$
Por lo tanto, la fórmula para Kw es:
$$K_w=[OH^-][H^+]$$
Donde:
El valor de Kw depende de la temperatura. El valor estándar (a temperatura ambiente, que es de aproximadamente 25°C) es 1,00·10-14.
A continuación puedes observar una tabla de valores de Kw en función de la temperatura:
| Temperatura (°C) | Kw |
| 10 | 0.29·10-14 |
| 15 | 0.45·10-14 |
| 20 | 0.69·10-14 |
| 25 | 1.01·10-14 |
| 30 | 1.47·10-14 |
Tabla 2: bases y valores Kw
Basándonos en esto, podemos ver que un aumento de la temperatura provoca un aumento de la disociación.
$$K_a*K_b=K_w$$
De esta fórmula deducimos dos cosas:
Si un ácido es muy fuerte, su base conjugada será débil, y viceversa.
Por ejemplo, tomemos el ácido yodhídrico (Ka=2·109):
$$K_w=K_a\times K_b$$$$K_b=\frac{K_w}{K_a}$$$$K_b=\frac{1\times 10^{-14}}{2\times 10^9}$$$$K_b=5\times 10^{-24}$$Por lo tanto, la base conjugada, yoduro (I-) es una base muy débil.
Hagamos ahora algunos problemas de equilibrio, para entender mejor todo lo que hemos visto:
Tenemos un recipiente con una capacidad de 1 L, en el que introducimos 2 moles de pentacloruro de fósforo (PCl5) y se calienta a una temperatura de 450 K.
Cuando se alcanza el equilibrio, la reacción es la siguiente:
$$PCl_{5\ (g)}\rightleftharpoons PCl_{3\ (g)}+Cl_{2\ (g)}$$En el equilibrio, PCl5 está disociado en un 36%
Calcula el valor de Kc a 450 K.Solución: Lo más cómodo y rápido para resolver este tipo de problemas es hacer una tabla como la siguiente:| PCl5 | PCl3 | Cl2 | |
| Moles iniciales | 2 | - | - |
| Moles que reaccionan | 0.72 (esto viene de calcular el 36% de 2) | - | - |
| Moles formados | - | 0.72 | 0.72 |
| Moles en equilibrio | 1.28 (esto viene de 2-0.72) | 0.72 | 0.72 |
Tabla 3: Recopilación de los datos del ejercicio.
$$M \en \ equilibrio=\frac{1.28\ mol}{1\ L}=1.28\M$$Teniendo estos datos, podemos calcular Kc gracias a la fórmula que ya conocemos:
$$K_{c}=\frac{[Cl_{2}][[PCl_{3}]}{[PCl_{5}]}$$Sustituyendo los datos, tenemos que Kc es:
$$K_{c}=\frac{0.72\cdot 0.72}{1.28}$$$$K_{c}=0.41$$Veamos otro ejemplo:
Tenemos un recipiente de 2L de capacidad en el que introducimos 0.42 moles de nitrógeno (N2) y 0.82 moles de hidrógeno (H2). Calentamos esta mezcla hasta llegar a los 527ºC y alcanzamos el equilibrio y vemos que se han formado 0.06 moles de amoníaco. La reacción es la siguiente:
N_{2\ (g)}+3H_{2\ (g)}\rightleftharpoons 2NH_{3\ (g)}$$
Fig. 3: Representación molecular del amoníaco (NH3).
Con esta información, calcula:
Solución:
Hagamos la misma tabla del ejemplo anterior. Pero, en este caso, no podemos sacar todos los datos de manera directa, por lo que tendremos que hacer algunos cálculos para tener toda la información necesaria:
| N2 | H2 | ||
| Moles iniciales | 0.42 | 0.84 | - |
| Moles que reaccionan | x (ya que no conocemos la cantidad de moles que reaccionan) | 3x (ya que no conocemos la cantidad de moles que reaccionan, pero sabemos que por cada mol de N2 reaccionan 3 moles de H2, de ahí el 3) | - |
| Moles que se forman | - | - | 2x |
| Moles en el equilibrio | 0.42-x | 0.84-3x | 2x |
De esta tabla podemos sacar la siguiente información:
$$2x=0.06\rightarrow x=\frac{0.06}{2}\rightarrow x=0.03\ moles$$
Por lo tanto, sustituyendo los datos en la tabla, teniendo en cuenta que x=0.03:
| N2 | 3H2 | 2NH3 | |
| Moles iniciales | 0.42 | 0.84 | - |
| Moles que reaccionan | x (ya que no conocemos la cantidad de moles que reaccionan) | 3x (ya que no conocemos la cantidad de moles que reaccionan, pero sabemos que por cada mol de N2 reaccionan 3 moles de H2, de ahí el 3) | - |
| Moles que se forman | - | - | 0.06 |
| Moles en el equilibrio | 0.39 | 0.75 | 0.06 |
| Molaridad (M) en el equilibrio | 0.195 | 0.375 | 0.03 |
Como puedes ver, hemos añadido una última fila en esta tabla. Los datos salen de aquí:
$$M(N_{2})=\frac{0.39}{2}=0.195\ M$$$$M(H_{2})=\frac{0.75}{2}=0.375\ M$$$$M(NH_{3})=\frac{0.06}{2}=0.03\ M$$Teniendo en cuenta esto, podemos calcular el grado de disociación del nitrógeno y del hidrógeno:
Empecemos con el hidrógeno (H2):
\alpha (H_{2})=\frac{numero\ moles\ que\ reaccionan}{numero\ de\ moles\ iniciales}=\frac{3\cdot 0.03}{0.84}\alpha (H_{2})=0.107=10.7\ \%$$Ahora, veamos el nitrógeno (N2):
$$\alpha (N_{2})=\frac{0.03}{0.42}$$$$\alpha (N_{2})=0.071\ \%=7.1$$Luego, calculamos Kc:
$$K_{c}=\frac{[NH_{3}]^{2}}{[N_{2}][H_{2}]^{3}}=\frac{0.03^{2}}{0.195\cdot 0.375^{2}}$$$$K_{c}=0.0875$$¡Esperamos que ahora seas un experto en el grado de disociación!
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¿Cómo se calcula el grado de disociación?
El grado de disociación (α) se calcula dividiendo la cantidad de sustancia que se ha disociado entre la cantidad total de sustancia que teníamos en un principio.
¿Qué es el grado de disociación y de qué factores depende?
El grado de disociación (α) es el cociente entre la cantidad de sustancia que se ha disociado y la cantidad total de sustancia que teníamos en un principio.
Depende de la cantidad de sustancia que tengamos al principio y al final de la reacción, de la temperatura a la que se encuentre la disolución, el tipo de sustancia que esté reaccionando y el tipo de disolvente en el que se encuentre la disolución.
¿Cuándo varía el grado de disociación?
El grado de disociación varía dependiendo de la cantidad de sustancia que tengamos al principio y al final de la reacción, de la temperatura a la que se encuentre la disolución, el tipo de sustancia que esté reaccionando y del tipo de disolvente en el que se encuentre la disolución.
¿Qué significa el porcentaje de disociación?
El porcentaje de disociación se refiere a la cantidad de sustancia que se ha separado en sus iones, representado en tanto por ciento.
¿Cómo calcular el grado de disociación del ácido acético?
Para calcular el grado de disociación del ácido acético, necesitaremos dividir la cantidad de iones que tenemos (CH3COO- y H+) entre la cantidad de ácido acético (CH3COOH) que teníamos en un principio.
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Lily Hulatt es una especialista en contenido digital con más de tres años de experiencia en estrategia de contenido y diseño curricular. Obtuvo su doctorado en Literatura Inglesa en la Universidad de Durham en 2022, enseñó en el Departamento de Estudios Ingleses de la Universidad de Durham y ha contribuido a varias publicaciones. Lily se especializa en Literatura Inglesa, Lengua Inglesa, Historia y Filosofía.
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Gabriel Freitas es un ingeniero en inteligencia artificial con una sólida experiencia en desarrollo de software, algoritmos de aprendizaje automático e IA generativa, incluidas aplicaciones de grandes modelos de lenguaje (LLM). Graduado en Ingeniería Eléctrica de la Universidad de São Paulo, actualmente cursa una maestría en Ingeniería Informática en la Universidad de Campinas, especializándose en temas de aprendizaje automático. Gabriel tiene una sólida formación en ingeniería de software y ha trabajado en proyectos que involucran visión por computadora, IA integrada y aplicaciones LLM.
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