Acidez de cationes metálicos

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Con relación a dos diferentes series de cationes de carga que va de 1+ hasta 4+, se observa que la acidez no depende únicamente de la carga ya que el pH en disolución de dos cationes diferentes con la misma carga tiene variación. Se observa entonces que además de la carga la acidez de un catión es referida también a su tamaño el cual se puede aproximar por su posición en la tabla periódica, como ejemplo más evidente podemos encontrar la variación entre Zr4+ y Sn4+, donde ambos cationes tienen la misma carga pero el pH de Sn4+ resulta mayor al de Zr4+; en la tabla periódica el tamaño de un elemento disminuye hacia la derecha y hacia arriba, por lo tanto si el Sn se encuentra más a la derecha en comparación con el Zr, esto indica que con relación al tamaño un catión será más ácido en cuanto menor sea su tamaño.

La solvatación de una sal iónica en agua es consecuencia de la interacción débil ion-dipolo entre cada ion y las respectivas zonas parcialmente positivas o negativas en la molécula de agua (hidratación). Un catión establecerá una interacción con la parte negativa del dipolo de la molécula de agua (O), mientras que el anión lo hará con la parte parcialmente positiva (H). La interacción ion-dipolo en la hidratación puede llegar a ser tan efectiva que incluso pude producir la ruptura del enlace H-O en la molécula del agua. Si el catión es capaz de romper a la molécula de agua entonces se producirá el fenómeno que conocemos como hidrólisis, donde el catión acapara la parte negativa de la molécula de agua liberando protones al medio.

(Xn-)(Mn+) + H2O → [M(H2O)6]n+ + [X(H2O)6]n- ←➔ [M(H2O)5(OH)]n+-1 + H+

Haciendo referencia al pH de precipitación de cationes se puede observar que el pH de precipitación para los cationes con mayor fuerza ácida es menor y aquellos cationes con menor fuerza ácida, hay quienes incluso no precipitan ni a valores de pH iguales a 14.

Para la precipitación de cationes monovalentes, se propone que la electronegatividad es una propiedad que puede predecir la precipitación de un catión. A mayor electronegatividad se espera que el catión precipite. Cuando un catión aumenta su electronegatividad éste resulta ser más ácido, además si es mayor la electronegatividad el catión tenderá más a precipitar lo cual entonces indica que su pH de precipitación es más bajo y si su pH de precipitación es bajo se comprueba que dicho catión tiene una fuerza ácida considerable.

Conclusiones

Las propiedades que mejor predicen la acidez de un catión son la carga y el tamaño de éste. A mayores densidades de carga (mayor carga-menor tamaño) el catión será más ácido y por lo tanto a menores densidades de carga (menor carga-mayor tamaño) el catión será menos ácido.

Carga y tamaño son propiedades sumamente relacionadas a la polarizabilidad de los cationes según las reglas de Fajans; un catión más denso es más polarizante, uno menos denso es menos polarizante, por lo tanto, cationes más polarizantes serán más ácidos y cationes menos polarizantes resultarán menos ácidos.

Relacionados a la electronegatividad, cationes más electronegativos resultarán más ácidos y cationes menos electronegativos serán menos ácidos.

A mayor acides del catión su precipitación será a pH menores. Precipitarán primero aquellos más ácidos que además son los de electronegatividades mayores.

Bibliografía

James E. Huheey, Química Inorgánica, Segunda edición, Ed. Harla, 1981.

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