ÁCIDOS, BASES Y ECUACIONES IÓNICAS

 

PROPIEDADES Y DEFINICIÓN DE ÁCIDOS Y BASES

 

Propiedades de los ácidos:

Conducen la corriente eléctrica cuando están disueltos en agua.

Algunos metales (Zn, Mg,...) reaccionan con los ácidos desprendiendo hidrógeno (H2).

Presentan sabor agrio, el denominado sabor ácido(1)

Reaccionan con el mármol, desprendiendo CO2.

Modifican el color de las sustancias denominadas indicadores (ver más adelante).

 

Propiedades de las bases:

Conducen la corriente eléctrica cuando están disueltos en agua.

Tienen sabor amargo (1) y son untuosas al tacto (1).

Reaccionan con los ácidos produciendo sustancias totalmente diferentes (bases).

Modifican el color de las sustancias denominadas indicadores (ver más adelante).

Precauciones en la manipulación de los ácidos y de las bases. Al ser muchas de ellas bastante peligrosas han de mostrarse determinadas precauciones cuando se manipulan. Su ingestión o el contacto con el cuerpo pueden producir graves quemaduras (depende de la sustancia y de la concentración de la misma). Medidas a tomar:

Evitar respirar los vapores, si se quiere comprobar el olor se debe echar hacia la nariz con la mano y a cierta distancia, nunca poniendo la nariz encima del frasco.

No derramarlos sobre piel, ojos o ropas. Llevar guantes, gafas y bata para protegerse.

No mezclarlos con ninguna sustancia a menos que sepamos que sucederá.

Seguir las normas del fabricante.

En caso de contacto, lavar con abundante agua la zona afectada y acudir al médico si la gravedad lo requiere.

En caso de ingestión accidental, se debe acudir al centro hospitalario o llamar al teléfono que viene en los envases de productos de limpieza, indicando la marca / composición del producto ingerido.

Los ácidos se pueden neutralizar en suelo y ropa con cal, carbonato de sodio o cenizas. La arena o tierra puede servir para retener y absorber parte de los mismos.

A.1- DEFINICIÓN DE ARRHENIUS

Según Arrhenius se denominan ácidos a aquellos electrolitos (sustancias que se disuelven en agua formando iones) que disueltos en agua producen iones H+ (ion hidrógeno). Por tanto, dichas sustancias, ácidos, disueltos en agua darían un anión y el catión H+.

Habitualmente el anión es un no metal (caso de los hidrácidos) o un grupo formado por no metal (también podría ser Mn, Cr,..) y oxígeno (caso de los oxácidos).                                                                                           Ejemplos de aniones procedentes de los ácidos en disolución acuosa:

De los hidrácidos: F-, Cl-, Br-, I-, S2-,...

De los oxácidos: SO42-, NO3-, PO43-, SiO42-, CO32-,...

Ejemplos de ácidos en disolución:

HCl    Cl-   +  H+ 

H2SO4    SO42-  +  2 H+

HNO3    NO3-  +  H+

Según Arrhenius se denominan bases a aquellos electrolitos (sustancias que se disuelven en agua formando iones) que disueltos en agua producen iones OH- (ion hidroxilo). Por tanto, dichas sustancias, bases, disueltos en agua darían un anión (OH-) y un catión (un metal).

Ejemplos de bases en disolución:

NaOH    Na+  +  OH-

Al(OH)3    Al3+  + 3 OH-

Definición de acido: Un ácido (del latín acidus, que significa agrio) es considerado tradicionalmente como cualquier compuesto químico que, cuando se disuelve en agua, produce una solución con una actividad de catión hidronio mayor que el agua pura, esto es, un pH menor que 7

 

Definición de base: Una base es, en primera aproximación (según Arrhenius), cualquier sustancia que en disolución acuosa aporta iones OH al medio. Un ejemplo claro es el hidróxido potásico, de fórmula KOH

A.2- DEFINICIÓNN DE BRONSTED- LOWRY

En 1923, los químicos Brönsted y Lowry (danés e inglés), por separado, sugirieron un nuevo concepto para ambas especies químicas:

Un ácido es un compuesto que cede iones H + a otra molécula distinta.

Una base es la sustancia que recibe iones H + procedentes de un ácido.

Las definiciones son muy importantes, porque implican el hecho de que los dos tipos de sustancias deben coexistir en un sistema químico. Esto se puede representar simbólicamente como

HA + B A + (HB) +

Es decir, que se trata de un equilibrio químico.

Cada pareja HA/(A) y (HB) + /b se denomina par conjugado ácido-base.

La base (A) (ó la B) sería la base conjugada del ácido HA ( o del ácido (HB) + . Lo mismo se puede decir de los ácidos correspondientes.

Esta teoría es mucho más general que la de Arrhenius, ya que se puede aplicar tanto a disoluciones acuosas con disociaciones eléctricamente neutras...

HCl + H2O Cl + (H3O) +

KOH + H2O K + + (OH)

Como a disoluciones no neutras...

(NH4) + + H2O NH3 + (H3O) + donde el ión (NH4) + es un ácido

(HSO4) + H2O (SO4) = + (H3O) + donde el ión (HSO4) es un ácido

Según lo dicho, hay ácidos Brönsted neutros (HNO3), catiónicos ((NH4) + ) y aniónicos ((HS) ),

del mismo modo que existen bases Brönsted neutras (CH3CH2NH2), catiónicas ([Fe(H2O)5(OH) ] + + ) y aniónicas (Cl ).

Como consecuencia, todos los ácidos "Arrhenius" son ácidos "Brönsted", pero NO todos los ácidos "Brönsted" son ácidos "Arrhenius". Igualmente, todas las bases "Arrhenius" son bases "Brönsted", pero hay muchas bases "Brönsted" que NO son bases "Arrhenius". Por ejemplo, el NH3 es "base Brönsted" pero no es "base Arrhenius".

A.3- DEFINICIÓN DE LEWIS

La teoría Brönsted tiene el inconveniente de que hay bastantes sustancias que presentan propiedades ácidas sin disponer de átomos de H ionizables en su molécula. G.N. Lewis, en 1938, como extensión a su teoría sobre el enlace covalente interatómico, propuso que...

Acido es una sustancia que puede aceptar un par de electrones, para formar después un enlace covalente coordinado (dativo).

Base es la sustancia que cede dicho par de electrones.

Así, en la reacción BF3 + F (BF4) el ión (F) presenta 8 electrones en su último nivel electrónico. Dos de ellos pueden formar un enlace covalente coordinado con el átomo de boro del otro compuesto. Por tanto, el BF3 se comporta como ácido, y el F como base.

En realidad, la reacción anterior es una neutralización ácido-base: Se trata de una "competición" por un par de electrones entre dos especies químicas.

claro esta teoria explica el por que de la basisidad del amoniaco debidoa sus pares electronicos libres

Los ácidos de Brönsted liberan H + , iones que pueden aceptar un electrón y luego otro.

El NH3 dispone de dos electrones "no compartidos" sobre el átomo de N, que podrían ser cedidos: se comporta como una base.

Sin embargo, para el estudio de ácidos y bases en disoluciones con disolvente hidrogenado (agua, alcohol, amoníaco), basta con la teoría de Brönsted y Lowry.

FUERZA DE LOS ÁCIDOS Y BASES

 

Electrolitos fuertes y débiles

Los electrólitos se clasifican en fuertes y débiles.

 Un electrólito fuerte está muy ionizado

Un electrólito débil está poco ionizado

En un electrólito fuerte, que está casi totalmente ionizado, quedan pocas moléculas no ionizadas en contacto en sus respectivos iones.

En un electólito débil, poco ionizado, hay escasos iones en contacto con las moléculas no ionizadas.

2. formación de iones en disoluciones acuosas

 

Las disoluciones acuosas de hidrógeno potásico o de sal común conducen la corriente eléctrica, y se denominan electrólitos. Por el contrario, la disolución de azúcar, al igual que la mezcla de agua y aceite, no conducen la corriente eléctrica, por lo que son no-electrólitos.

 

3. ionización del agua

El agua está muy levemente ionizada, a temperatura ambiente, solo una molécula en 5.5 x 108 está disociada.

H2O --> H3O+ + OH-

 

Como el ión hidrógeno es un protón simple y no puede estar solo, se asocia con una molécula de agua para formar un ión de hidronio (Fig. 6.11).

Esto explica que la concentración de iones hidronio (H3O+) e hidroxilo (OH-) sea muy baja, debido a esto, la adición de una base o un ácido en pequeña cantidad causan una brusca variación en los niveles de H3O+ y de OH-.

C- DISOCIACIÓN Y IONIZACIÓN

 

 

Ionización 

 

La ionización es el proceso químico o físico mediante el cual se producen iones, éstos son átomos o moléculas cargadas eléctricamente debido al exceso o falta de electrones respecto a un átomo o molécula neutro. A la especie química con más electrones que el átomo o molécula neutros se le llama anión, y posee una carga neta negativa, y a la que tiene menos electrones catión, teniendo una carga neta positiva. Hay varias maneras por las que se pueden formar iones de átomos o moléculas.

 

 

Disociación

 En química es un proceso general en el cual complejos, moléculas o sales se separan en moléculas más pequeñas, iones o radicales, usualmente de manera reversible. Disociación es lo opuesto de la asociación, síntesis o a la recombinación.

Cuando un ácido de Bronsted-Lowry se pone en el agua, un enlace covalente entre un átomo electronegativo y un átomo de hidrógeno se rompe por la fisión heterolítica, lo que da un protón y un ión negativo.

El proceso de disociación es frecuentemente confundido con el de ionización.

 

 

D- REACCIONES DE ÁCIDOS Y BASES

Ácidos y bases, dos tipos de compuestos químicos que presentan características opuestas. Los ácidos tienen un sabor agrio, colorean de rojo el tornasol (tinte rosa que se obtiene de determinados líquenes) y reaccionan con ciertos metales desprendiendo hidrógeno. Las bases tienen sabor amargo, colorean el tornasol de azul y tienen tacto jabonoso. Cuando se combina una disolución acuosa de un ácido con otra de una base, tiene lugar una reacción de neutralización. Esta reacción en la que, generalmente, se forman agua y sal, es muy rápida. Así, el ácido sulfúrico y el hidróxido de sodio NaOH, producen agua y sulfato de sodio: 

 

 

D.1- REACCIÓN DE ÁCIDOS CON LOS METALES

 

La reacción de un ácido con un metal es una reacción redox, que consiste en:
- Oxidación: El(los) metal(es) se oxida(n) de estado más 0 a un estado positivo perdiendo electrones
- Reducción: Los hidrógenos se reducen del estado +1 que lleva en los ácidos hasta el estado 0, ganando cada uno un electrón de los que perdieron los metales al oxidarse. 


D.2- REACCIONES DE BASES PARA FORMAR COMPUESTOS INSOLUBLES

En la parte de la química que se conoce como química inorgánica, invariablemente cuando se va a investigar las propiedades de cualquier sustancia se escoge como disolvente al agua, debido a su notable capacidad para disolver electrolitos (compuestos que al entrar en solución producen iones). Además de que muchos de los procesos de la química inorgánica serían muy lentos o prácticamente imposibles de que ocurran sin la presencia del agua, ya sea como reactivo o como disolvente. Mucho de esto hace que el estudio de los conocimientos de su química sean de gran importancia para los químicos y debieran de serlo para la mayoría de la gente para tomar conciencia de muchas de sus acciones. 

D.3- REACCIONES DE NEUTRALIZACIÓN Y TITULACIONES

Una reacción de neutralización es una reacción entre un ácido y una base. Cuando en la reacción participan un ácido fuerte y una base fuerte se obtiene una sal y agua. Mientras que si una de las especies es de naturaleza débil se obtiene su respectiva especie conjugada y agua. Así pues, se puede decir que la neutralización es la combinación de cationes hidrógeno y de iones hidróxido para formar moléculas de agua. Durante este proceso se forma una sal. También se puede decir que esta reacción que da lugar cuando mezclas un acido con una base de igual o diferente pH, por ejemplo: Las reacciones de neutralización son generalmente exotérmicas, lo que significa que desprenden energía en forma de calor.

 

TITULACIONES

 

Las titulaciones son procedimientos de laboratorio que se basan en las reacciones de neutralización, y que nos permiten identificar ciertas características de las soluciones como por ejemplo su carácter, y determinar su valor en la escala de pH, también por ejemplo en uno de los procedimientos mas comunes en el análisis químico para la estandarización de soluciones, es decir determinar si la concentración de determinado reactivo es la que se indica en la etiqueta.