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El ácido carbónico no es necesariamente más estable que el ion carbonato.
¿Por qué el ácido carbónico (p $ \ ce {Ka = 6.3} $) no es estable?
La razón de esto es la misma que la dada para la inestabilidad del carbonato de aluminio, carbonato de hierro (III), etc. Es decir, el ion carbonato tiene una nube de electrones altamente polarizable, que puede ser distorsionada por especies densamente cargadas positivamente, como el ion hidrógeno, en este caso. Por lo tanto, el ácido carbónico no es una especie muy estable y en comparación con el ión bicarbonato, que solo tiene un ión de hidrógeno densamente cargado que distorsiona su nube de electrones, definitivamente es más inestable. Por lo tanto, la posición del segundo equilibrio mencionado en la pregunta debería estar a la izquierda, favoreciendo a las especies más estables.
¿Por qué el ion bicarbonato (p $ \ ce {Ka = 10.3} $) es más estable que el ion carbonato?
Esto se debe a que hay una carga negativa más pequeña en el ion bicarbonato y todavía hay 2 estructuras de resonancia equivalentes para esparcir la carga negativa. En comparación con el ion carbonato, que tiene el doble de densidad de carga pero solo una estructura de resonancia más, el ion bicarbonato es más estable. Por lo tanto, la posición de equilibrio en la primera reacción mencionada en la pregunta debe estar a la izquierda, no a la derecha.
Por tanto, en solución, la especie dominante entre las tres debería ser el ion bicarbonato. Esta debería ser la línea de pensamiento correcta.
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No tiene sentido preguntar por qué un compuesto tiene un valor específico de pka. Los valores están destinados a comparar cosas juntas, especialmente en términos de pka.
Cuando afirma que un producto es más estable, debe mencionar en qué condición, de lo contrario, no podemos hacer ninguna predicción.
Además, cuando se habla de carbonatos, debe considerar no solo el pKa de la solución, sino también la presión y la proporción de dióxido de carbono en la fase gaseosa. Sin presión aplicada, la cantidad de carbonato en solución es muy baja. El bicarbonato de sodio no es tan soluble como uno podría pensar.
La razón de esto viene a lo que supongo que es su pregunta, que reformularé como tal: espero que ese segundo protón ácido se comporte como un ácido carboxílico debido a su estructura, pero parece ser mucho más básico de lo anticipado.
La respuesta a esa pregunta es revertirla, ¿por qué el ácido carboxílico en el carbonato tiene un pka de 3.6 ( que es el ácido carboxílico estándar) La respuesta a esa pregunta es obviamente la estructura de resonancia del ácido carboxílico que estabiliza la carga negativa.El problema es que este sistema de resonancia no puede estabilizar dos cargas. Entonces, ¿qué queda del otro OH en el ácido carbónico, qué es? Bueno, es un OH unido a un carbono SP2. Otro OH en un carbono sp2 es el fenol, y el fenol pka es 9,95.
Evan pKa table es la herramienta perfecta para responder la mayoría de las preguntas estructurales de pKa, trabaje comparando especies juntas.
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