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Electrolitos: definición
Empecemos por ver la definición de electrolitos. Estas soluciones electrolíticas son capaces de transportar una corriente eléctrica.
- Conductividad se denomina a la capacidad de la corriente eléctrica para fluir a través de un material.
Un electrolito es un compuesto que se disocia en iones cuando se disuelve en agua. Los electrolitos conducen la corriente eléctrica en soluciones acuosas o en estado fundido.
Por ejemplo, cuando el ácido sulfúrico se disuelve en agua, se disocia en iones hidrógeno (H+) y aniones sulfato (SO42-).
$$ \text{H}_{2}text{SO}_{4}text{(aq)} \longrightarrow \text{2 H}^{+}text{(aq))+ SO}_{4}^{2}text{(aq)} $$
Normalmente, para comprobar la conductividad de una solución (figura 1) se utilizan medidores de conductividad eléctrica. Esta prueba consiste en añadir la solución acuosa a un vaso de precipitados que contiene dos placas eléctricas con cargas opuestas conectadas a una fuente de alimentación y a una bombilla. Básicamente, cuando la carga llega a las placas, los iones positivos son atraídos hacia la placa negativa, mientras que los iones negativos son atraídos hacia la placa positiva.
Tipos de electrolitos
Hay tres tipos de electrolitos que debes recordar, y se basan en el grado en que se disocian en el agua.
Electrolitos fuertes
En primer lugar están los electrolitos fuertes. En la categoría de electrolitos fuertes tenemos los compuestos iónicos solubles, los ácidos fuertes y las bases fuertes.
Los electrolitos fuertes son aquellos que, al disolverse en agua, se disocian completamente en iones.
Los compuestosiónicos suelen estar formados por un metal y un no metal o por un metal y un ion poliatómico. Un ejemplo común de compuesto iónico soluble es el cloruro sódico (NaCl). Sin embargo, no todos los compuestos iónicos son solubles en agua (H2O). La Tabla 1 muestra las reglas de solubilidad de los compuestos iónicos en agua.
| Compuestos que contienen | Solubles o Insolubles en H2O | Excepciones |
| NO3- | soluble | ninguno |
| CH3COO-( acetato) | soluble | ninguno |
| Cl-, Br- e I- | solubles | Ag+, Hg22+ y Pb2+ |
| SO42- | soluble | Sr2+, Ba2+, Hg22+ y Pb2+ |
| S2- | insoluble | NH4+, Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+, Ca2+, Sr2+ y Ba2+ |
| CO32- | insoluble | NH4+, Li+, Na+, K+, Rb+ y Cs+ |
| PO43- | insoluble | NH4+, Li+, Na+, K+, Rb+ y Cs+ |
| OH- | insoluble | NH4+, Li+, Na+, K+, Rb+, Cs+, Ca2+, Sr2+ y Ba2+ |
Veamos un ejemplo.
¿El compuesto iónico nitrato potásico (KNO3) es soluble o insoluble en agua?
Cuando se deja que el KNO3 se disocie en el agua, forma iones K+ y NO3-. Las reglas de solubilidad establecen que todos los compuestos iónicos que contienen NO3- son solubles en agua. Por tanto, el KNO3 es soluble en agua.
¿El compuesto iónico sulfato de bario (BaSO4) es soluble o insoluble en agua?
Según las reglas de solubilidad de los compuestos iónicos en agua, los compuestos que contienen SO42- tienden a ser solubles en agua, a menos que tenga uno de los metales de la columna "excepciones". Observa que el Ba2+ sí está en la columna de "excepciones", lo que significa que el BaSO4 es en realidad insoluble en agua.
Losácidos fuertes son ácidos que se disocian al 100% en el agua para producir iones de hidrógeno positivos (H+) e iones de cloro negativos (Cl-). Los siete ácidos fuertes son HCl, HBr, HI, HClO4, HClO3, H2SO4 y HNO3.
La siguiente figura muestra la disociación del ácido clorhídrico (HCl) en el agua.
Al igual que los ácidos fuertes, las bases fuertes también se disocian completamente en el agua. Pero, en lugar de formar iones H+, forman iones hidróxido (OH-) en la solución. Por ejemplo, el hidróxido sódico acuoso (NaOH) se disocia completamente en agua en iones sodio acuosos (Na+) e iones hidróxido (OH-).
$$ \text{NaOH (aq) } \Na}^{+}\text{(aq))+ OH}^{-}\text{(aq)} $$
Las bases fuertes incluyen los hidróxidos metálicos del Grupo 1 (LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH) y los hidróxidos metálicos del Grupo 2 (Ba(OH)2, Sr(OH)2 y Ca(OH)2).
Electrolitos débiles
A continuación tenemos los electrolitos débiles, que son ácidos débiles o bases débiles.
Los electrolitos débiles son aquellos que no se disocian completamente en agua (H2O). En otras palabras, se disocian parcialmente en el agua y sólo pueden conducir una corriente débil en soluciones acuosas.
Cuando se trata de electrolitos débiles, utilizamos medias flechas que apuntan en direcciones opuestas, indicando que la reacción se mueve significativamente en ambas direcciones.
$$ \text{CH}_{3}\text{COOH}\text{(aq)} \rightleftharpoons \text{CH}_{3}\text{COO}^{-}\text{(aq) + H}^{+}\text{(aq)} $$
La Tabla 2 muestra una lista de algunos ácidos débiles y bases débiles comunes.
| Ácidos débiles | Bases débiles |
| Fluoruro de hidrógeno (HF) | Amoníaco (NH3) |
| Cianuro de hidrógeno (HCN) | Metilamina (CH3NH2) |
| Peróxido de hidrógeno (H2O2) | Diazano (NH2NH2) |
| Sulfuro de hidrógeno (H2S) | Hidroxilamina (NH2OH) |
| Ácido fulmínico (CHNO) | Hidróxido de amonio (NH4OH) |
| Ácido fórmico (HCOOH) | Hidróxido de aluminio (Al(OH3)) |
| Ácido hipocloroso (HOCl) | Hidróxido de hierro (II) (Fe(OH)2) |
| Ácido acético (CH3CO2H) | Anilina (C6H5NH2) |
| Ácido bórico (B(OH)3) | Piridina (C5H5N) |
Básicamente, si el ácido o la base que tienes entre manos no forma parte de los 7ácidos fuertes y las 8bases fuertes que hemos aprendido antes, ¡entonces será un ácido o una base débil !
No electrolitos
Los no electrolitos son en realidad compuestos moleculares . Los compuestos moleculares son compuestos formados por no metales que no se consideran ácidos ni bases.
Los no electrolitos son aquellos que no se disocian en iones, pero que pueden disolverse en agua. Por tanto, no hacen que la solución acuosa sea eléctricamente conductora.
Ejemplos comunes de no electrolitos son el alcohol metanol (CH3OH) y el azúcar glucosa (C6H12O6). La glucosa es muy soluble en agua, pero aunque se disuelve en agua, no se disocia en iones. En otras palabras, una solución no electrolítica no conduce la electricidad.
Electrolitos: propiedades
Las propiedades de los electrolitos dependen del tipo de electrolito. Los electrolitos fuertes se disocian completamente en agua, formando una solución acuosa con una conductividad elevada.
Los electrolitosdébiles se disocian parcialmente en sus iones en el agua, por lo que su solución acuosa tiene una conductividad baja.
Los no electrolitos, en cambio, son solubles en agua, pero no se disocian en iones. Por tanto, una solución acuosa con un no electrolito no conduce la corriente eléctrica.
Electrolitos: funciones
Ahora que conocemos los distintos tipos de electrolitos que existen, vamos a sumergirnos en las funciones de los electrolitos. En química, el uso más común de los electrolitos es probablemente en el proceso de Electrólisis.
Laelectrólisis consiste en utilizar la electricidad para dividir los compuestos en sus iones.
El montaje básico para la electrólisis del cloruro sódico (NaCl) puede verse en la figura siguiente. Observa que necesitamos una fuente de energía (por ejemplo, una pila) y dos electrodos. Estos electrodos se colocan en el electrolito (sustancia que contiene iones positivos y negativos, que en este caso es NaCl).
Cuando se aplica electricidad al electrolito, los iones positivos del electrolito (Na+) son atraídos hacia el electrodo negativo, mientras que los iones negativos (Cl-) son atraídos hacia el electrodo positivo.
Para una explicación más detallada sobre la electrólisis y sus usos, ¡consulta"Electrólisis"!
Los electrolitos también son muy importantes en fisiología. Las sales que contienen iones de sodio, potasio y calcio son esenciales para la conducción de los impulsos nerviosos, la contracción muscular y la regulación osmótica. Cuando se produce un desequilibrio electrolítico, estos niveles muy altos o muy bajos de electrolitos alteran la función celular, provocando complicaciones leves o potencialmente mortales.
Por ejemplo, unos niveles bajos de iones de sodio (Na+) pueden causar dolores de cabeza, confusión, alteraciones de la atención e incluso edema cerebral (hinchazón del cerebro), mientras que unos niveles altos de iones de sodio pueden causar agitación y taquicardia (latidos cardíacos rápidos).
Ecuación química de los electrolitos
Por último, veamos una ecuación química de los electrolitos. Empecemos con el cloruro cálcico (CaCl2). Lo primero que tenemos que hacer es averiguar si el CaCl2 es soluble en H2O. Así, si te desplazas hasta la tabla que contiene las reglas de solubilidad de los compuestos iónicos, observarás que el CaCl2es soluble en agua, por lo que se disolverá en ella.
Ahora bien, ¿será un electrolito fuerte, débil o no? Pues bien, como el CaCl2 es un compuesto iónico, será un electrolito fuerte y, por tanto, se disociará fácilmente en H2Oen sus equivalentes iónicos.
$$ \text{CaCl}_{2}\text{(aq) } = Ca}^{2+}(aq) \text{ + Cl}^{-}\text{(aq) } $$
Ahora espero que te sientas más seguro de tus conocimientos sobre los electrolitos y sobre cómo determinar si un compuesto es un electrolito fuerte, débil o no.
Electrolitos - Puntos clave
- Un electrolito es un compuesto que se disocia en iones cuando se disuelve en agua. Los electrolitos conducen la corriente eléctrica en soluciones acuosas o en estado fundido.
- Para comprobar la conductividad de una solución, sesuele utilizarunconductímetro eléctrico .
- Los electrolitosfuertes se disocian completamente en el agua, formando una solución acuosa de alta conductividad.
- Los electrolitosdébilesse disocian parcialmente en sus iones en el agua, por lo que su solución acuosa tiene una conductividad baja.
- Los no electrolitos, en cambio, son solubles en agua, pero no se disocian en iones. Por tanto, una solución acuosa con un no electrolito no conduce la corriente eléctrica.
Referencias
- Zumdahl, S. S., Zumdahl, S. A., & Decoste, D. J. (2019). Química. Cengage Learning Asia Pte Ltd.
- Theodore Lawrence Brown, Eugene, H., Bursten, B. E., Murphy, C. J., Woodward, P. M., Stoltzfus, M. W., & Lufaso, M. W. (2018). Química : la ciencia central (14ª ed.). Pearson.
- N Saunders, Kat Day, Iain Brand, Claybourne, A., Scott, G., & Smithsonian Books (Editorial. (2020). Química supersimple: la guía de estudio definitiva. Dk Publishing.
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