Teoria Acido-base

Instituto Tecnológico de Chetumal

Materia: Química

Maestro: Gabriel Blanco Aguilar

Alumno: Omar Isidro Durán Carrillo

1° Investigación de la unidad II

Ingeniería Eléctrica

1°Y “A”

Fecha:

02/10/2013

Teoría Ácidos y bases de Arrhenius

Características de ácidos y bases

Desde hace varios siglos, los ácidos y las bases adquirieron gran influencia en múltiples ambientes debido al enorme provecho que proporcionan a la medicina, bioquímica, nutrición, hematología, en el comercio, en la industria, en fin, los ácidos y las bases han sido, son y serán sustancias que forman parte de nuestra vida cotidiana. Por ello, el estudio de sus características, propiedades y reacciones son un gran recurso para entender determinado número de fenómenos.

La palabra ácido (del latín acidus) significa “agrio” y tiene una relación evidente con su sabor característico.

Propiedades de los ácidos:

- Neutralizan los efectos de las bases formando sales

- Cambian el papel tornasol azul a rojo

- Tienen sabor agrio

- Son corrosivos generalmente

- Conducen la electricidad en solución acuosa (son electrolitos).

La palabra base (del griego basis) significa fundamento del compuesto salino, o sea, es la base para la formación de una sal. También llamada álcali (del árabe álcali) que significa ceniza que es de donde se obtenía.

Propiedades de las bases:

- Tienen un sabor amargo característico de la lejía.

- Al igual que los ácidos, en disolución acuosa conducen la electricidad (son electrolitos).

- Colorean de azul el papel de tornasol rojo.

- Reaccionan con los ácidos para formar una sal más agua.

- Son untuosos al tacto (jabonosos).

- Son corrosivas generalmente

- Reaccionan con los ácidos para producir sales.

El químico sueco Svante August Arrhenius (1859 – 1927) se interesó pronto por el estudio de las soluciones y, en particular, por aquellos que M. Faraday llamó electrolitos indicando con ello que eran sustancias capaces de conducir la electricidad en una solución acuosa o al fundirse.

Arrhenius en su teoría indica que los electrolitos existen en el agua como partículas cargadas eléctricamente (iones) y aunque las propiedades de ácidos y bases ya eran conocidas anteriormente y estaban determinadas de forma general, Arrhenius fue el primer científico en demostrar la naturaleza fundamental de ácidos y bases.

A partir de sus experimentos con electrolitos, logró postular su teoría indicando:

- Los ácidos producen iones hidrógeno (H+) en solución acuosa.

- Las bases en iguales condiciones producen iones hidroxilo u oxhidrilo (OH-).

La diferencia en la fuerza de los ácidos se puede cuantificar mediante la medida de la conductividad eléctrica de sus respectivas disoluciones acuosas; cuanto más fuerte es un ácido mejor conduce la electricidad.

En los ácidos fuertes la reacción química estaría desplazada hacia los productos (a la derecha de la flecha de reacción) de modo que abundarían más los iones H+(aq).

Por el contrario, en los ácidos débiles el grado de disociación es muy pequeño, es decir, sólo una mínima fracción de sustancia estaría disuelta en forma de iones H+, y el equilibrio de la reacción se encuentra desplazado hacia los reactivos (la izquierda de la flecha de reacción).

Las bases fuertes, como el hidróxido de sodio (NaOH) o el hidróxido de potasio (KOH), son agresivas o cáusticas con los tejidos blandos animales, como las mucosas; de ahí que el NaOH se denomine usualmente sosa cáustica y el KOH potasa cáustica. Sus soluciones acuosas reciben el nombre de lejías.

Reacciones de Neurtalización:

La reacción mediante la cual una base neutraliza las propiedades de un ácido recibe el nombre de neutralización y se ajusta, en términos generales, a una ecuación química del tipo:

ácido + base -----> sal + agua

De acuerdo con la teoría de Arrhenius, la neutralización se reduce a una reacción entre los iones H+ y OH-característicos respectivamente de ácidos y bases para dar agua:

Aún cuando la teoría de Arrhenius tiene esa validez restringida, característica de las primeras aproximaciones, constituyó, un adelanto importante en la explicación de los procesos químicos. Además a pesar de sus limitaciones, se sigue utilizando por su sencillez en aquellas circunstancias en las que la facilidad de comprensión pesa más que el estricto rigor científico.

Limitaciones de las definiciones de Arrhenius:

Las definiciones de ácido y base dadas por Arrhenius tropiezan con algunas dificultades. En primer lugar, el ion H+en disolución acuosa no puede permanecer aislado; dado el carácter dipolar de la molécula de agua, el ion H+ se unirá, por lo menos, a una de ellas formando el ion hidronio H3O+ según la reacción:

En conclusión:

La teoría de Arrhenius se limita a:

1.) Clasificar los ácidos como especies químicas que contienen iones hidrógeno (H+) y bases, como especies químicas que contienen iones hidroxilo (OH-).

2.) Solo se refiere a dilusiones acuosas y se han encontrado reacciones ácido-base que se también se verifican en ausencia de agua.

3.) Siempre que reacciona un ácido con una base en cantidades correctas, se produce una sal y agua. A esto se le denomina neutralización.

Las definiciones de Arrhenius son útiles en la actualidad, siempre y cuando se trate de soluciones acuosas.

Teoría ácido-base de Brönsted-Lowry

La teoría fue propuesta por en danés Johannes Nicolaus Brönsted y en británicoThomas Martin Lowry en 1923 y mejoró ampliamente la teoría propuesta por Arrhenius.

La teoría de Brönsted-Lowry describe el comportamiento de ácidos y bases, resaltando el concepto de pH y su importancia en los procesos químicos, biológicos y ambientales debido a que ayuda a entender por que un ácido o base fuerte desplazan a otro ácido o base débil de sus compuestos, contemplando a las reacciones ácido-base como una competencia por los protones.

Un ácido de Brönsted-Lowry se define como cualquier sustancia que tenga la capacidad de perder, o “donar un protón” o hidrogenión [H+].

Una base de Brönsted-Lowry es una sustancia capaz a ganar o “aceptar un protón” o hidrogenión [H+].

Así, bajo el concepto de Brönsted-Lowry, ácido es sinónimo de donador del hidrogenión [H+], mientras que la base significa un aceptor del hidrogenión [H+].

La reacción ácido-base es aquella en la que el ácido transfiere un protón a una base.

El amoníaco recibe un protón del cloruro de hidrógeno y se comporta como una base de Brönsted-Lowry mientras que el cloruro de hidrógeno al donar el protón se comporta como un ácido de Brönsted-Lowry.

Para que una sustancia actúe como un ácido de Brönsted-Lowry es necesario que el hidrógeno esté unido a un átomo más electronegativo que el. De la misma forma, para que una sustancia actúe como base de Brönsted-Lowry es indispensable que tenga un par de electrones no compartidos con el cual pueda establecerse el enlace covalente con el protón.

Par conjugado ácido-base

Brönsted-Lowry muestran la particular importancia de las soluciones acuosas.

Debe existir por lo tanto una sustancia capaz de tomar los protones que otra libera, por lo que se habla de pares ácido – base conjugados.

Anfótero o anfotérico es la capacidad de una molécula que contiene un radical básico y otro ácido, pudiendo actuar de esta manera, según el medio en el que se encuentre, ya sea como ácido, o como base. Los aminoácidos son un claro ejemplo de ello.

Si se trata de una solución acuosa, el agua (que también tiene carácter anfótero); es la que toma o libera los hidrogeniones [H+] reaccionando con el [H+OH-] para formar el ión hidronio [H3O+].

Cuando el agua acepta un protón, actúa como base.

Cuando el agua pierde un protón, actúa como ácido.

También el agua actúa como ácido en presencia de una base más fuerte que ella como el amoníaco.

En esta reacción, el Cloruro de Hidrógeno gaseoso es el que trabaja como ácido y el agua como la base, que al unirse forman el ión hidronio [H3O+] que se considera como la hidratación del protón desprendido de la molécula ácida.

Ahora bien, al observar la reacción de forma inversa, se puede reconocer que el ión hidronio H3O+ es el que trabaja como ácido de Brönsted-Lowry, porque al donar el protón el ión cloruro es quien lo acepta (porque trabaja como base de Brönsted-Lowry). Este tipo de combinaciones recibe teóricamente el nombre de par conjugado ácido-base.

En el concepto de Brönsted-Lowry todas las reacciones son de neutralización en la dirección en que son espontáneas, es decir en la dirección que se pasa de ácidos y bases más fuertes a ácidos y bases más débiles.

Este mismo concepto, de ácido y base de Brönsted-Lowry, ayuda a entender por qué un ácido fuerte desplaza a otro débil de sus componentes (de igual manera sucede entre una base fuerte y otra débil). Las reacciones ácido-base se vislumbran como una competencia

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