Q8.9. Disoluciones de electrolitos
Los electrolitos requieren corregir la idealidad por interacciones iónicas de largo alcance. Actividad, fuerza iónica y Debye-Hückel explican por qué concentración no siempre equivale a efectividad química.
Objetivos de aprendizaje
- Definir electrolito fuerte y débil.
- Calcular fuerza iónica.
- Interpretar coeficientes de actividad iónicos.
- Relacionar conductividad con movilidad iónica.
Mapa del capítulo
Electrolitos y disociación
Un electrolito fuerte se disocia casi completamente en agua, como NaCl o HCl; uno débil se ioniza parcialmente, como ácido acético. Sin embargo, incluso electrolitos fuertes no se comportan idealmente a concentración moderada porque los iones se rodean de atmósferas iónicas que modifican su energía química.
Fuerza iónica
La fuerza iónica I = 1/2 suma ci zi2 mide el efecto conjunto de concentración y carga. Iones multivalentes pesan más porque la carga aparece al cuadrado. Dos soluciones con igual molaridad pueden tener fuerzas iónicas muy distintas si las cargas difieren. Esta magnitud controla muchas desviaciones en equilibrios iónicos.
Coeficientes de actividad
La actividad de un ion se escribe ai = gamma_i ci/c°. El coeficiente gamma_i suele ser menor que 1 en soluciones diluidas de electrolitos y depende de fuerza iónica. La ley límite de Debye-Hückel predice log gamma proporcional a -z2 sqrt(I) a baja fuerza iónica. En práctica se usan coeficientes medios porque no se mide actividad de un ion aislado.
Conductividad
La conductividad depende de concentración de iones y movilidad. Al diluir, la conductividad específica baja porque hay menos iones por volumen, pero la conductividad molar de electrolitos fuertes aumenta hacia un límite por menor interacción ion-ion. En electrolitos débiles, la dilución aumenta además el grado de disociación.
Ejemplo trabajado de lectura fisicoquímica
Para CaCl2 0,010 M idealmente: I = 1/2[(0,010)(+2)^2 + (0,020)(-1)^2] = 0,030 M. La sal genera más fuerza iónica que NaCl 0,010 M.
Errores frecuentes y cómo evitarlos
| Error | Corrección conceptual |
|---|---|
| Usar concentración como actividad siempre | En electrolitos, gamma puede alejarse de 1. |
| Olvidar el cuadrado de la carga | Iones divalentes contribuyen mucho más a I. |
| Confundir conductividad específica y molar | No varían igual con dilución. |
Autoevaluación
- Calcula fuerza iónica de una sal 2:1.
- Distingue electrolito fuerte y débil.
- ¿Por qué gamma disminuye al aumentar I?