Reacciones Ácido-Base

Ácidos y Bases

Introducción

En un principio, los ácidos y las bases se definían de acuerdo con su sabor , sus reacciones con los metales , la sensación experimentada al tocarlos o con pruebas .

Los Ácidos y las bases, son dos tipos de compuestos químicos que presentan características opuestas. Su existencia se conoce desde antiguo, cuando su diferenciación se efectuaba por el nada recomendable procedimiento de comprobar su sabor: los ácidos suelen ser agrios mientras que las bases presentan apariencia jabonosa.

El término ácido, en realidad, proviene del término Latino acere, que quiere decir ácido. En el siglo XVII, el escritor irlandés y químico amateur Robert Boyle primero denominó las substancias como ácidos o bases (llamó a las bases álcalis) de acuerdo a las siguientes características:

Los ácidos y bases se estudian de acuerdo a los enlaces (iónico o cvalente) que presentan en solución acuosa.

Los Ácidos:

Sus disoluciones acuosas tienen sabor ácido y son conductoras. Corroen el metal desprendiendo H₂ y enrojecen el Tornasol azul; decoloran la Fenolftaleína, y se vuelven menos ácidos cuando se mezclan con las bases. Se neutralizan con las bases dando lugar a sales.

Las Bases: Sus disoluciones acuosas tienen sabor cáustico y tacto jabonoso, además de ser conductoras y resbaladizas. El tornasol vira al azul y enrojecen la Fenolftaleína Se vuelven menos básicas cuando se mezclan con ácidos neutralizándose y dando lugar a la formación de sales. Aunque Boyle y otros trataron de explicar por qué los ácidos y las bases se comportan de tal manera, la primera definición razonable de los ácidos y las bases no sería propuesta hasta 200 años después. Los conocimientos modernos de los ácidos y las bases parten de 1834, cuando el físico inglés Michael Faraday descubrió que ácidos, bases y sales eran electrólitos por lo que, disueltos en agua se disocian en partículas con carga o iones que pueden conducir la corriente eléctrica.

Conceptos Básicos: Teoría, disociación, ionización y PH

Disociación es la separación de iones que existen en una sustancia que presenta enlace iónico

Antes de dar paso a estudiar las principales Teorías Ácido-Base, es necesario aclarar varios terminar que nos serán de gran utilidad a lo largo del estudio de las mismas, comenzando por definir precisamente lo que es una Teorías.

Teoría: Por el término Teoría entenderemos una serie de las leyes que sirven para relacionar determinado orden de fenómenos.

Disociación: Una disociación es la separación de los iones de una sustancia con enlace iónico cuando se encuentra en solución acuosa.

Ejemplo:

NaCl    +       H₂O —>        Na     +     Cl

La Ionización es la formación de iones de las sustancias que presentan enlaces covalente.

Ionización:

Una ionización es la formación de iones de las sustancias con enlace covalente cuando se encuentra en solución acuosa.

Ejemplo:

H₂SO₄ H₂O —>     2H     +   SO₄

PH: La palabra pH es la abreviatura de «pondus Hydrogenium». Esto significa literalmente el peso del hidrógeno. El pH es un indicador del número de iones de hidrógeno (H₊) en una sustancia o solución; dicho de otra manera, es un indicador de la acidez de una sustancia. El pH sirve como un indicador que compara algunos de los iones más solubles en agua.

El pH no tiene unidades; se expresa simplemente por un número. El resultado de una medición de pH viene determinado por una consideración entre el número de protones (iones H⁺) y el número de iones hidroxilo (OH-). Cuanto más se aleje el pH por encima o por debajo de 7, más básica o ácida será la solución.

• Cuando una solución es neutra, el número de protones iguala al número de iones hidroxilo.
• Cuando el número de iones hidroxilo es mayor, la solución es básica.
• Cuando el número de protones es mayor, la solución es ácida.

El pH es un factor logarítmico; cuando una solución se vuelve diez veces más ácida, el pH disminuirá en una unidad. Cuando una solución se vuelve cien veces más ácida, el pH disminuirá en dos unidades. El término común para referirse al pH es la alcalinidad.

Principales Teorías Ácido-Base

En la actualidad, se estudian estos compuestos según el tipo de enlace que presentan al estar en solución acuosa y, dependiendo del tipo de enlace, tendremos entonces una disociación o una ionización.

Teoría Ácido-Base según Svante Arrhenius

Svante August Arrhenius

A Arrhenius sugirió que los ácidos son compuestos que contienen hidrógeno y pueden disolverse en el agua para soltar iones de hidrógeno a la solución.

La primera definición moderna de ácidos y bases se debe al químico sueco Svante Arrhenius (1859 – 1927), quien a finales de 1800, propuso que el agua puede disolver muchos compuestos separándolos en sus iones individuales.

De esta manera, logró dar la primera definición científica de los ácidos y bases:

• Ácido: sustancia que en solución acuosa aumenta la concentración de iones de hidronio (H₃O) o de iones hidrógeno (H).
• Base: sustancia que aumenta la concentración de oxidrilo (OH-) cuando están en solución.

Ejemplo:

HNO₃ +   H₂O —>      H₃O +  NO₃

Por lo tanto, concluimos que el ácido nítrico es un ácido, ya que los iones H₊ liberados se asocian con las moléculas  del agua formando iones hidronio (H₃O):

H   +   H₂O —>      H₃O

De una manera análoga, el hidróxido de sodio (NaOH) es una base,  porque en solución reacciona así:

NaOH    +     H₂O —>      Na    +     OH

Formación del Hidronio

Y, como puedes observar, libera iones oxidrilos (OH-), de acuerdo con Arrhenius. No obstante la teoría de Arrhenius explica el comportamiento ácido-básico de una gran cantidad de sustancias, resulta muy limitada; por ejemplo, con esta teoría no se puede explicar el carácter básico del amoniaco (NH3).

Teoría ácido-base según  Bronsted – Lowry

El químico británico Thomas Lowry.

Un enfoque más amplio del tema fue dado por el químico danés Bronsted (1879-1956) y por el químico ingles Lowry (1874-1936), quienes definen como:

• Ácido: sustancia capas de ceder un protón (p⁺) a otra sustancia.
• Base: como una sustancia capaz de aceptar un protón (p⁺)  de un ácido.

En otras palabras, un ácido es un dador de protones y una base es un aceptador de protones.

Esta teoría si permite explicar el carácter básico del amoniaco cuando se encuentra en solución ya que el agua actúa como un ácido cediendo un protón ala mo9lecuala del amoniaco (NH3) que actúa como una base:

En general según Bronsted- Lowry, cualquier reacción ácido-base puede representarse de la manera siguiente:

Donde el ácido A  y la base A representan un par conjugado y el ácido B y la base B representan otro par conjugado.

• Par ácido-base conjugado: es aquel cuyos elementos están relacionados entre sí por la transferencia de un protón. Es decir la unión de un acido y una base produce siempre un ácido nuevo y una base nueva.

Se dice que un ácido es fuerte cuando su base conjugada es débil, y por analogía, una base e4s fuerte cuando su ácido conjugado es débil. La sustancia que, como el agua, se comportan indistintamente como ácidos o como bases reciben el nombre de anfipróticas o anfóteras.

Ejemplos

 

Teoría ácido- base según Lewis

Gilbert Newton Lewis

G.N.  Lewis  expone su teoría ácido- base en 1923, aunque esta se difunde 15 años después. Esta teoría dice que los ácidos y las bases son:

• Ácido: es cualquier especie química que puede aceptar un par de electrones (e-) provenientes de una base
• Base: es una sustancia que puede proporcionar un par electrónico.

Según esta teoría, toda reacción entre un ácido y una base forma un enlace covalente coordinado al donar un par de electrones y da como resultado un complejo ácido- base.

 

 

 

Teoría Ácido Base según Lux-Flood

Esta definición fue propuesta por el químico alemán Hermann Lux en 1939, mejorada posteriormente por Håkon Flood alrededor de 1947 y ahora usada comúnmente en geoquímica y electroquímica modernas de sales fundidas en la definición de Brönsted y Lowry se enfatiza el papel del protón como la especie fundamental en las reacciones ácido-base, en la de Lux-Flood (inicialmente propuesta por aquél y desarrollada posteriormente por éste) se describe el comportamiento ácido-base en términos de transferencia de ion óxido. Así, las bases son sustancias donadoras de óxido y los ácidos  son aceptores de óxido. Esta definición se puede aplicar a sistemas de óxidos fundidos a alta temperatura:

Generalmente, una base de Lux-Flood es un anhídrido básico (óxido metálico) y un ácido es un anhídrido ácido (anhídrido tradicional).

Medida de las Fuerza de los ácidos y las bases

Escala del pH y el pOH

La fuerza de un ácido se puede medir por su grado de disociación al transferir un protón al agua, produciendo el ion hidronio, H₃O⁺. De igual modo, la fuerza de una base vendrá dada por su grado de aceptación de un protón del agua.

Puede establecerse una escala apropiada de ácido-base según la cantidad de H₃O⁺ formada en disoluciones acuosas de ácidos, o de la cantidad de OH^– en disoluciones acuosas de bases. En el primer caso tendremos una escala pH, y en el segundo una escala pOH.

El valor de pH es igual al logaritmo negativo de la concentración de ion hidronio y el de pOH al de la concentración de ion hidroxilo en una disolución acuosa: pH = -log [H₃O⁺] pOH = -log [OH^–].

Ácidos y Bases más comunes

Con el fin de dejar lo más claro posible este tema, he subido la Presentación en Power Point que elaboré para este trabajo. Espero que les sea de gran ayuda.

Archivo para descargar: Teorías Ácido-Base

Fuentes:

http://www.lenntech.es/ph-y-alcalinidad.htm#ixzz1DAbMmuSQ

http://www.visionlearning.com/library/module_viewer.php?mid=58&l=s

http://www.textoscientificos.com/quimica/inorganica/acidos-bases http://www.elergonomista.com/quimica/q8.html

«Ácidos y bases.» Microsoft® Encarta® 2009 [DVD]. Microsoft Corporation, 2008.

http://es.wikipedia.org/wiki/Reacci%C3%B3n_%C3%A1cido-base