Función de acidez

Una función de acidez es una medida de la acidez de un medio o sistema solvente, ^{[ 1 ] [ 2 ]} generalmente expresada en términos de su capacidad para donar protones a (o aceptar protones de) un soluto ( acidez de Brønsted ). La escala de pH es, con mucho, la función de acidez más utilizada, y es ideal para soluciones acuosas diluidas . Se han propuesto otras funciones de acidez para diferentes entornos, en particular la función de acidez de Hammett , H ₀ , ^{[ 3 ]} para medios superácidos y su versión modificada H ₋ para medios superbásicos . El término función de acidez también se utiliza para mediciones realizadas en sistemas básicos, y el término función de basicidad es poco común.

Las funciones de acidez de tipo Hammett se definen en términos de un medio tamponado que contiene una base débil B y su ácido conjugado BH ⁺ :

${\displaystyle H_{0}={\rm {p}}K_{\rm {a}}+\log {{c_{\rm {B}}} \over {c_{\rm {BH^{+}}}}}}$

donde pKa _es la constante de disociación de BH ⁺ . Originalmente se midieron utilizando nitroanilinas como bases débiles o indicadores ácido-base y midiendo las concentraciones de las formas protonadas y no protonadas con espectroscopia UV-visible . ^{[ 3 ]} También se pueden utilizar otros métodos espectroscópicos, como la RMN . ^{[ 2 ] [ 4 ]} La función H− se define de _manera similar para bases fuertes:

${\displaystyle H_{-}={\rm {p}}K_{\rm {a}}+\log {{c_{\rm {B^{-}}}} \over {c_{\rm {BH}}}}}$

Aquí, BH es un ácido débil utilizado como indicador ácido-base, y B ⁻ es su base conjugada.

En solución acuosa diluida, la especie ácida predominante es el ion hidrógeno hidratado H ₃ O ⁺ (o más precisamente [H(OH ₂ ) _n ] ⁺ ). En este caso, H ₀ y H ₋ son equivalentes a los valores de pH determinados por la ecuación de amortiguación o la ecuación de Henderson-Hasselbalch . Sin embargo, un valor de H ₀ de −21 (una solución al 25% de SbF ₅ en HSO ₃ F ) ^{[ 5 ]} no implica una concentración de iones hidrógeno de 10 ²¹  mol/dm ³ : tal "solución" tendría una densidad más de cien veces mayor que la de una estrella de neutrones . Más bien, H ₀  = −21 implica que la reactividad ( poder protonante ) de los iones hidrógeno solvatados es 10 ²¹ veces mayor que la reactividad de los iones hidrógeno hidratados en una solución acuosa de pH 0. Las especies reactivas reales son diferentes en los dos casos, pero ambas pueden considerarse fuentes de H ⁺ , es decir, ácidos de Brønsted . El ion hidrógeno H ⁺ nunca existe por sí solo en una fase condensada, ya que siempre está solvatado en cierta medida. El alto valor negativo de H ₀ en mezclas de SbF ₅ /HSO ₃ F indica que la solvatación del ion hidrógeno es mucho más débil en este sistema de disolvente que en agua. Otra forma de expresar el mismo fenómeno es decir que SbF ₅ ·FSO ₃ H es un donador de protones mucho más fuerte que H ₃ O ⁺ .