Efecto nivelador - Leveling effect
El efecto nivelador o nivelación del solvente se refiere al efecto del solvente sobre las propiedades de los ácidos y las bases. La fuerza de un ácido fuerte está limitada ("nivelada") por la basicidad del disolvente. De manera similar, la fuerza de una base fuerte se nivela con la acidez del solvente. Cuando un ácido fuerte se disuelve en agua, reacciona con él para formar ion hidronio (H 3 O + ). Un ejemplo de esto sería la siguiente reacción, donde "HA" es el ácido fuerte:
- HA + H 2 O → A - + H 3 O +
Cualquier ácido que sea más fuerte que el H 3 O + reacciona con el H 2 O para formar H 3 O + . Por lo tanto, no existe un ácido más fuerte que el H 3 O + en el H 2 O. Por ejemplo, el ácido perclórico acuoso (HClO 4 ), el ácido clorhídrico acuoso (HCl) y el ácido nítrico acuoso (HNO 3 ) están todos completamente ionizados y son todos igualmente ácidos fuertes.
De manera similar, cuando el amoníaco es el disolvente, el ácido más fuerte es el amonio (NH 4 + ), por lo que el HCl y un superácido ejercen el mismo efecto acidificante.
El mismo argumento se aplica a las bases. En el agua, OH - es la base más fuerte. Por lo tanto, aunque la amida de sodio (NaNH 2 ) es una base excepcional (pK a de NH 3 ~ 33), en agua es tan buena como el hidróxido de sodio. Por otro lado, el NaNH 2 es un reactivo mucho más básico en el amoníaco que el NaOH.
El rango de pH permitido por un solvente particular se llama ventana de discriminación ácido-base.
Disolventes niveladores y diferenciadores
Las bases fuertes son solventes niveladores para ácidos, las bases débiles son solventes diferenciadores para ácidos. En un disolvente de nivelación , muchos ácidos están completamente disociados y, por lo tanto, tienen la misma concentración. Todos los ácidos tienden a volverse indistinguibles en fuerza cuando se disuelven en disolventes fuertemente básicos debido a la mayor afinidad de las bases fuertes por los protones. A esto se le llama efecto nivelador.
En un disolvente diferenciador, por otro lado, varios ácidos se disocian en diferentes grados y, por lo tanto, tienen diferentes concentraciones. Por ejemplo, el ácido acético anhidro (CH 3 COOH) como disolvente es un aceptor de protones más débil que el agua. Los ácidos acuosos fuertes como el ácido clorhídrico y el ácido perclórico sólo se disocian parcialmente en ácido acético anhidro y sus concentraciones son desiguales; de hecho, el ácido perclórico es aproximadamente 5000 veces más fuerte que el ácido clorhídrico en este disolvente. Un disolvente débilmente básico como el ácido acético tiene menos tendencia que uno más fuertemente básico como el agua a aceptar un protón . De manera similar, un solvente débilmente ácido tiene menos tendencia a donar protones que un ácido fuerte.
Debido al efecto nivelador de los disolventes comunes, los estudios sobre superácidos se realizan en disolventes más diferenciadores que son muy débilmente básicos, como el dióxido de azufre (licuado) y el SO 2 ClF.
Tipos de solvente sobre la base de la interacción de protones.
Sobre la base de la interacción de protones, los disolventes son de cuatro tipos,
(i) Disolventes protofílicos: disolventes que tienen mayor tendencia a aceptar protones, es decir, agua, alcohol, amoníaco líquido, etc.
(ii) Disolventes protógenos: disolventes que tienden a producir protones, es decir, agua, cloruro de hidrógeno líquido, ácido acético glacial, etc.
(iii) Disolventes anfipróticos: disolventes que actúan tanto como protófilos como protógenos, por ejemplo, agua, amoníaco, alcohol etílico, etc.
(iv) Disolventes apróticos : disolventes que no donan ni aceptan protones, por ejemplo, benceno, tetracloruro de carbono, disulfuro de carbono, etc.
El HCl actúa como un ácido en H 2 O, un ácido más fuerte en NH 3 , un ácido débil en CH 3 COOH, neutro en C 6 H 6 y una base débil en HF.
Referencias
- ↑ a b Atkins, PW (2010). Química inorgánica de Shriver y Atkins, quinta edición . Prensa de la Universidad de Oxford. págs. 121 . ISBN 978-1-42-921820-7 .
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