Teoria Acido-base

Teoría acido-base

[Introducción]

Los ácidos y las bases son muy comunes en nuestra vida cotidiana, aunque no sepamos los nombres científicos lo utilizamos por sus nombre “comunes”. Por ejemplo:

El ácido acetilsalicílico el cual es la aspirina, y el hidróxido de magnesio el cual es la leche de magnesia.

Desde hace siglos, los químicos definieron a los ácidos y a las bases según las propiedades de sus soluciones acuosas; así, un ácido es una sustancia cuya solución acuosa posee un sabor agrio, tiñe de rojo el papel tornasol azul, reacciona con los metales activos, con desprendimiento de hidrógeno y neutraliza las bases. De manera análoga, se define a una base como la sustancia cuya solución acuosa posee un sabor amargo, tiñe de azul el papel tornasol rojo, tiene aspecto jabonoso y neutraliza los ácidos.

Al equilibrio establecido en la ionización o en la disociación de cualquier sustancia, se le conoce como equilibrio iónico y a su constante se le llama constante de ionización o disociación respectivamente. Por lo tanto, examinaremos tres conceptos ácido-base, cuya aplicación es muy extensa.

TEORÍA DE ARRHENIUS

Esta definición está restringida en el sentido de que el concepto se limita a disolvente-agua.

TEORÍA DE BRÖNSTED-LOWRY

Un ácido forma su base conjugada al perder un protón y una base forma su ácido conjugado cuando gana un protón.

TEORÍA DE LEWIS

Base es una que contiene un átomo capaz de ceder un par de electrones, y un ácido es una sustancia que contiene un átomo capaz de aceptar un par de electrones.

La constante de ionización del agua Kw, a 25 °C, tiene un valor de 1x10-14.

[Fin de introducción]

Teoría

Ácidos Y Bases

La palabra ácido deriva del latín acidus, que significa “agrio” o “ácido”; también se relaciona con la palabra latina acetum, que significa “vinagre”. El vinagre se conoce desde la antigüedad como producto de la fermentación del vino y la sidra de manzana. El componente ácido del vinagre es el ácido acético, HC2H3O2. Entre las propiedades que caracterizan a los ácidos se encuentran las siguientes:

1. Sabor agrio

2. Cambian el color del tornasol (un colorante vegetal) azul a rojo

3. Reaccionan con los:

• Metales como el zinc y el magnesio para producir hidrógeno gaseoso.

• Hidróxidos básicos para producir agua y un compuesto iónico (sal).

• Carbonatos para producir dióxido de carbono.

• Estas propiedades se deben a los iones hidrógeno, H+, que generan los ácidos en solución acuosa.

En términos clásicos, una base es una sustancia capaz de liberar iones hidróxido, OH-, en solución actuosa. Los hidróxidos de los metales alcalinos (Grupo IA) como el LiOH, NaOH, KOH, y de los metales alcalinotérreos (Grupo IAA), como el Ca(OH)2, son las bases inorgánicas más comunes.

Las soluciones acuosas de las bases se llaman soluciones alcalinas o soluciones básicas. Algunas de las características que se asocian con las bases son las siguientes:

1. sabor amargo o cáustico

2. sensación al tacto resbaladiza o jabonosa

3. capacidad de cambiar el tornasol de rojo a azul

4. capacidad de reacción con los ácidos

Se han propuesto varias teorías para contestar a las preguntas “¿Qué es un ácido y qué es una base?”.

Teoría de Arrhenius

Según las deducciones del sueco w: Arrhenius (1887), al desarrollar su propia teoría sobre la constitución iónica de las disoluciones electrolíticas,

• Los ácidos son sustancias que (al disolverse en agua) producen iones H + .

• Las bases son compuestos que (al disolverse en agua) originan iones (OH) − .

Ejemplos:

HCl Cl − + H + ............El HCl es un ácido

NaOH Na + + (OH) − .............El NaOH es una base ó álcali

Podemos observar que, aunque es muy útil, esta teoría es bastante restringida: Sölo se contemplan disoluciones acuosas. ¿Y si el disolvente no es el agua?.

Es más, existen sustancias que, aunque no estén en disolución, presentan propiedades ácidas o básicas.

Por otra parte, hay álcalis que no contienen iones (OH) − en su molécula ni en su disociación, como el carbonato sódico (Na2CO3) ó el óxido de calcio (CaO).

Teoría de Brönsted & 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 (CH3 − CH2 − NH2), 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".

Teoría 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

...