Hidrólisis de las sales

La palabra hidrólisis, deriva de dos palabras griegas, por un lado, hidro, que significa “agua”, y por otro lado lisis, que significa “rotura”. Cuando se trata de la reacción de los iones de una sal con un disolvente ya sea éste, agua u otro, recibirá el nombre de solvólisis.

Algunas sales en disolución acuosa tienen un comportamiento ácido o básico según Brönsted – Lowry, ya que los iones producidos en la disociación son capaces de transferir iones H^+ al agua, o también recibirlos de ella.

Así, la hidrólisis de una sal, se define como la reacción ácido-base que pueden llevar a cabo los iones de una sal con el agua. Este proceso es de gran importancia en la química y en la vida diaria, ya que tiene aplicaciones en la industria alimentaria, en la producción de medicamentos, en la purificación del agua, entre otras.

En consecuencia, se puede producir un exceso de iones H3O^+, o también de iones OH^-, con los que se podrá formar una disolución ácida o básica respectivamente. Este fenómeno es crucial en la regulación del pH en los sistemas biológicos y en la química del medio ambiente.

Podemos considerar a las sales como compuestos iónicos que proceden de la reacción que tiene lugar entre un ácido y una base siguiendo la siguiente reacción:

HA  +  BOH  →  B^+ A^-  +  H2O

Ácido   Base         Sal             Agua

Se ve que el catión de la sal tiene su origen en la base y el anión en cambio procede del ácido. Esta es una de las principales características de las sales, y es lo que determina su comportamiento en la hidrólisis.

Para poder estudiar el comportamiento con el agua, las sales se suelen clasificar según su procedencia en cuatro grupos:

1. Sales procedentes de un ácido fuerte y una base fuerte
2. Sales de base fuerte y ácido débil
3. Sales de base débil y ácido fuerte
4. Sales de ácido débil y ácido débil.

Las sales con procedencia de una base fuerte y un ácido débil, no provocan reacciones de hidrólisis, por lo tanto, no modifican tampoco el pH del agua (pH=7). De éste modo se dice que la disolución es siempre neutra.

Este es el caso por ejemplo, del cloruro de sodio, NaCl, del yoduro de potasio, KI, o también del nitratote sodio, NaNO3.

Los cationes de sodio y potasio provienen de las bases fuertes de NaOH y KOH. Los aniones Cl^-, NO3^- e I^-, proceden de los ácidos fuertes, HCL, HNO3 y HI.

Pongamos como ejemplo, la disolución acuosa de cloruro de sodio:

La disociación iónica en disolución de la sal es completa y se produce siguiendo la ecuación:

NaCl (s) → Na^+ (aq) + Cl^- (aq)

Y según el siguiente equilibro se produce la autoionización del agua:

H2O (l) + H2O (l) ↔ H3O^+ (aq)  + OH^- (aq)

El catión del sodio y el anión del cloro, se encuentran ambos hidratados, y son a su vez el ácido y la base conjugados del hidróxido de sodio y el ácido clorhídrico. Debido a que éstos son muy fuertes, dichos iones serán muy débiles como para reaccionar con el agua.

Debido a esto, el equilibrio del agua no se ve alterado, manteniéndose igual su pH, es decir, la disolución es neutra.

• El grupo de las sales de base fuerte y ácido débil, está integrado por sales del tipo del carbonato sódico, bicarbonato de sodio, acetato de sodio, cianuro de potasio, etc. Se dice en este caso, que por la reacción de hidrólisis de los aniones, las disoluciones de las sales que proceden de las bases fuertes y ácidos débiles son básicas.

• En el grupo de las sales de base débil y ácido fuerte, se encuentran las sales amónicas entre otras, siempre procedentes de ácidos fuertes como pueden ser por ejemplo, el cloruro de amonio, o el nitrato de amonio. En este caso se dice, que debido a la reacción de hidrólisis del catión, las disoluciones de las sales que proceden de las bases débiles y ácidos fuertes son ácidas
• En el grupo de las sales de base débil y ácido débil, se integran entre otras, las sales amónicas, que proceden de ácidos débiles, como puede ser el acetato de amonio, o el carbonato de amonio.  En las disoluciones acuosas de este tipo de sales, tiene lugar una hidrólisis ácida de los cationes y una hidrólisis básica de los aniones.

La constante de hidrólisis, Kh, resulta de la siguiente manera:

Kh = Kw  /  Ka. Kb,

Donde Ka, es la constante de hidrólisis ácida del anión y Kb, es la constante de hidrólisi básica en el caso del catión.

Los pH de las disoluciones dependen de los valores de Ka y Kb:

• Si Ka > Kb, los cationes se hidrolizan más que los aniones, siendo el pH < 7. La disolución de la sal será ácida.
• Si Kb > Ka, los aniones se hidrolizan más que los cationes, siendo el pH > 7. En este caso la disolución de la sal es básica.
• Si Ka ≡ Kb, ambos iones se encontrarán hidrolizados en proporciones similares, siendo el pH en este caso pH=7, diciéndose que la disolución es neutra.

Es importante destacar que la hidrólisis de las sales no solo tiene implicaciones en el laboratorio de química, sino también en la vida diaria. Por ejemplo, la hidrólisis del bicarbonato de sodio en el agua es la base de su uso como antiácido estomacal. Además, la hidrólisis de las sales en el agua de mar tiene un papel crucial en la regulación del pH del océano, lo que a su vez afecta a la vida marina y al clima global. Por lo tanto, el estudio de la hidrólisis de las sales es esencial para entender y manejar una amplia gama de procesos naturales y tecnológicos.