Tema 1. Ácidos y bases
Los ácidos y bases son sustancias conocidas desde la antigüedad. La primera clasificación se hizo basándose en la observación de propiedades comunes: ácidos, bases y sales. Muchos químicos y médicos pensaban entonces que todos los procesos de la vida eran reacciones entre ácidos y bases. Aunque esto no es del todo cierto, las reacciones del tipo ácido-base son quizá las más importantes, ya que muchas transformaciones bioquímicas pueden modificarse con una pequeña variación de la concentración de las sustancias ácidas.
Hoy día es muy conocido el análisis basado en reacciones ácido-base, y la aplicación de estas sustancias en todo tipo de industrias (siderúrgica, alimentación, curtidos, etc). Incluso suele tomarse como índice de desarrollo industrial de un país el nivel de producción de ciertos ácidos como sulfúrico y nítrico.
Por todo ello, es necesario conocer qué propiedades características tienen en común los ácidos y las bases, y también en qué se diferencian. ¿Por qué ciertas sustancias muestran estas propiedades?
En este tema estudiarás la evolución histórica del concepto de ácido y de base, desde su descripción experimental hasta las diferentes teorías que explican que algunas sustancias tengan carácter ácido y otras básico.
Después del estudio cualitativo del carácter ácido-base de las sustancias, tratarás cuantitativamente estas reacciones introduciendo magnitudes que permiten comparar la fuerza ácida o básica de las diferentes sustancias según la teoría de Brönsted-Lowry, aplicando las leyes del equilibrio químico a sus disoluciones acuosas.
Por último, verás la escala de acidez más usada, el pH, que permite cuantificar la acidez de una disolución acuosa, así como el funcionamiento de los indicadores para determinar de manera rápida y sencilla el pH (en la imagen puedes ver el cambio de color de uno de ellos).
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. Modelos de ácidos y bases
En un principio, la clasificación de las sustancias como ácidos o bases se basó en la observación de una serie de propiedades comunes que presentaban sus disoluciones acuosas. Así, por ejemplo, el sabor agrio de ciertas sustancias fue lo que sugirió su primitiva clasificación como ácidos (del latín acidus, agrio).
Las bases antiguamente se llamaban álcalis (del árabe al kali, cenizas de planta), nombre que todavía se usa algunas veces, así como sus derivados, para indicar bases o propiedades básicas. Este nombre se debe a que una de las bases más utilizadas, la sosa o carbonato de sodio, se obtenía de las cenizas de ciertas plantas.
En 1663, Boyle estableció una serie de propiedades experimentales comunes a todos los ácidos, que más tarde se completaron con las bases, que se recogen en la tabla siguiente.
Observa que la tabla anterior no da ninguna razón sobre esos comportamientos, dejando sin responder preguntas como: ¿Qué es lo que determina el comportamiento de un ácido o una base? ¿Cuáles son las características comunes, basadas en su constitución a escala de partículas, que explican sus propiedades?
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ÁCIDOS
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BASES
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Sabor
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Ácido
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Amargo
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Sensación a la piel
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Punzante o picante
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Suaves al tacto
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Colorantes vegetales (tornasol)
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Rojo
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Azul
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Reactividad
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Corrosivos
Disuelven sustancias
Atacan a los metales desprendiendo hidrógeno
En disolución conducen la corriente eléctrica
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Corrosivos
Disuelven grasas. Al tratar grasas animales con álcalis se obtiene el jabón
Precipitan sustancias disueltas por ácidos
En disolución conducen la corriente eléctrica
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Neutralización
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Pierden sus propiedades al reaccionar con bases
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Pierden sus propiedades al reaccionar con ácidos
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Los electrólitos son las sustancias que, disueltas en agua, producen disoluciones conductoras de la electricidad,debido a la presencia de iones en disolución, como sucede con el ácido clorhídrico, HCl, o el hidróxido de sodio, NaOH. Los no electrólitos son las sustancias que no poseen esa propiedad, como es el caso del etanol, CH3CH2OH.
1.1 Teoría de Arrhenius
A finales del siglo XIX, Arrhenius estudió la disociación iónica de los compuestos inorgánicos, que se producía al disolverlos en agua. Comprobó que había sustancias moleculares que en disolución conducían la corriente eléctrica; la razón debía ser que daban lugar a iones. Para ello, se han de romper enlaces covalentes polares y formarse iones. Esto les sucede a los ácidos y a algunas bases: se disocian originando iones. Además, hay bases como los hidróxidos que ya tienen iones en su constitución en estado puro, y esos iones son los mismos que hay cuando el hidróxido se disuelve.
Arrhenius llegó a la conclusión de que las propiedades características de las disoluciones acuosas de los ácidos se debían a los iones hidrógeno, H+, mientras que las propiedades típicas de las bases se debían a los iones hidróxido, OH-, (también llamados hidroxilo u oxhidrilo). Para ello, propuso las siguientes definiciones:
Ácido es una sustancia que en disolución acuosa se disocia produciendo iones hidrógeno, H+.
Base es una sustancia que en disolución acuosa se disocia produciendo iones hidróxido, OH-. |
