Reacción acido-base

Reacción acido-base

Los ácidos y las bases son sustancias que el hombre conoce y utiliza desde muy antiguo. En el siglo XVIII se sabía que los ácidos tenían sabor agrio en disolución acuosa, que enrojecían el papel de tornasol y que reaccionaban con los metales. En cuanto a las bases, se conocía su sabor a lejía, su capacidad de volver azulado el papel de tornasol enrojecido por los ácidos y su poder neutralizante para con los ácidos. Las sustancias de carácter ácido reaccionan con las de carácter básico, denominándose a estas reacciones ácido-base.

Conceptos de ácido y base

Al introducir una barra de zinc en una disolución acuosa de cloruro de hidrógeno, tiene lugar la siguiente reacción química:

2 HCl + Zn ® ZnCl2 + H2

Existe un grupo de compuestos que, al reaccionar con el cinc, producen hidrógeno. A estos compuestos se les denomina ácidos.

Hay gran número de sustancias que tienen no sólo esta propiedad común de desprender hidrógeno al reaccionar con el cinc, sino otras muchas propiedades comunes, como el sabor (todas ellas tienen sabor parecido al vinagre, aunque más fuerte) y la de enrojecer el papel de tornasol.

Otros compuestos, por el contrario, tienen sabor a lejía y azulean el papel de tornasol. A éstos se les denomina bases. Un ejemplo de bases, son las sustancias conocidas genéricamente como hidróxidos.

Teoría de Arrhenius de los ácidos y las bases

Según la teoría de Arrhenius (1859-1927), un ácido es una sustancia que en disolución acuosa disocia iones H+:

HA ® A- + H+

El cloruro de hidrógeno y el ácido nítrico presentan esta propiedad:

HCl ® Cl- + H+

y HNO3 ® NO3 - + H+

Para Arrhenius, las bases son compuestos que al disolverse en agua dan lugar a iones hidróxido (OH-):

BOH ® B+ + OH-

Son ejemplos de bases:

NaOH ® Na+ + OH-

y Ca(OH)2 ® Ca2+ + 2 OH-

Los ácidos y las bases conducen la corriente eléctrica. Se ha comprobado experimentalmente que el agua pura (que no es buena conductora de la electricidad) conduce la corriente eléctrica cuando se disuelve en ella un ácido o una base.

Teoría de Brönsted-Lowry

Según Brönsted (1879-1947) y Lowry (1874-1936), el carácter ácido de las sustancias no se debe exclusivamente a que en disolución acuosa se disocien originando protones (H+), sino a su facilidad para ceder protones a otras.

Así, llaman ácidos a las sustancias que ceden protones y bases a las sustancias que aceptan protones.

De esta forma, el carácter ácido de una disolución de ácido clorhídrico se debe a que éste cede protones al agua de acuerdo a la reacción

HCl + H2O ® Cl- + H3O+

de manera que la sustancia que cede protones es el ácido (HCl) y la que los acepta, la base (H2O). Al ion H3O+ se le denominaion hidroxonio o ion hidronio.

Se sabe que el ion hidrógeno (H+) nunca se encuentra libre como tal, según se desprende de la teoría de Arrhenius que, para la disociación del mismo ácido, da la reacción:

HCl ® Cl- + H+

Sin embargo, esta ecuación puede considerarse como una forma simplificada de la siguiente:

HCl + H2O ® Cl- + H3O+

por lo que ambas ecuaciones suelen utilizarse indistintamente.

Con esta teoría se explican las reacciones entre los ácidos y las bases, pues es evidente que ningún ácido podría ceder protones si no hubiese otras sustancias diferentes, las básicas, que los aceptasen.

Teoría de Lewis

Lewis (1875-1946) define un ácido como una sustancia que puede aceptar o compartir un par de electrones para formar unenlace covalente coordinado. Una base es la sustancia que puede ceder o compartir un par de electrones para formar un enlace covalente coordinado.

Así, Lewis explica por qué algunas sustancias que no contienen hidrógeno, como el CO2 y el SO3, que no pueden ceder protones al disociarse, presentan ciertas características de los ácidos.

Normalmente, las teorías científicas que van apareciendo a lo largo del tiempo no invalidan las que existían anteriormente, sino que las perfeccionan. En el caso de los ácidos, mientras que la teoría de Brönsted generaliza el concepto de base de Arrhenius, sin contradecir la de éste, la teoría de Lewis generaliza, además, el concepto de ácido, ya que señala que no es el protón el único ente capaz de aceptar un par de electrones.

Formación de complejos

Se basa en las propiedades que presentan cierto grupo o clase de compuestos que al poseer iones metálicos van a presentar características especiales por su enlace de coordinación. Los iones de estos compuestos se llaman iones complejos.

* Preparación de un compuesto de coordinación.

* Observar los cambios químicos y conocer las características de estas.

* Diferenciación de la solubilidad del compuesto.

En química se denomina complejo al tipo de estructura molecular que se encuentra generalmente formada por un átomo (o grupo) central que posee orbitales de valencia no ocupados; rodeado por un cierto número de moléculas o iones que poseen pares de electrones no compartidos que pueden ser inyectados en los orbitales vacíos del grupo central para formar enlaces coordinados. La rama de la química que se ocupa de las propiedades y reactividad de estos complejos es la química de coordinación.

El grupo central puede ser un átomo único, ya sea metálico o no, y puede poseer carga positiva, negativa o carecer por completo de carga. En algunos casos el grupo central puede ser una molécula.

A los iones o moléculas capaces de inyectar su par de electrones no compartidos se les denomina genéricamente ligandos, al aducto grupo central-ligando se le denomina complejo y a los compuestos que contienen complejos en su constitución se les denomina compuestos de coordinación.

Un ligando enlazado a un átomo central se dice que está coordinado a ese átomo. El número de pares de electrones que es capaz de aceptar el átomo central se denomina número de coordinación.

Estos compuestos reciben el nombre particular de complejos, porque en su momento fueron así denominados para diferenciarlos de los compuestos "simples" y un poco como venganza de parte de los primeros investigadores que se dedicaron a experimentar con ellos, porque rápidamente llegaron a la conclusión de que la química de las reacciones estudiadas era "realmente muy compleja".

Naturaleza de la unión átomo central-ligando

Ejemplo de un ión complejo octaédrico

Normalmente los ligandos son aniones, moléculas polares o fácilmente polarizables que poseen pares

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