SEMANA No. 12

ACIDOS, BASES Y ELECTROLITOS

Licda. Bárbara Toledo

Se sabe desde hace mucho, que las sustancias con sabor agrio contienen ácidos y que las

sustancias químicas capaces de neutralizar a éstas son las bases o

álcalis, y son las que tienen un sabor amargo y sensación jabonosa.

En general existen tres teorías bajo las cuales se puede definir a los ácidos y

las bases; esta son:

•Teoría de Arrhenius•Teoría de Brönsted-Lowry•Teoría de Lewis

TEORIA CLASICA O DE ARRHENIUS

Svante ArrheniusSvante Arrhenius, (1859-1927), llegó a la conclusión de que las propiedades típicas 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 iones hidróxido, OH-

Ejemplos de Ácidos de ArrheniusSon todos los ácidos clásicos;

HCl, H2SO4, HNO3, etc.

que al disolverse en agua se disocian o ionizan en la forma:

HCl Cl- (ac) + H+ (ac)

H2O

Ejemplos de Bases de ArrheniusSon todos los hidróxidos de metales (en

particular los de los metales alcalinos y alcalinotérreos);

NaOH, KOH, Ca(OH)2

y que al disolverse en agua se disocian en la forma:

NaOH Na+ (ac) + OH- (ac)

Teoría de Brönsted-Lowry

El ión hidrógeno, H+, no puede existir como tal en disolución acuosa, sino que se encuentra en forma de ión hidronio, H3O+.

Cuando un ácido se disuelve en agua, es lógico suponer que el ión hidronio se forma por la transferencia de un protón desde la molécula de ácido a una molécula de agua.

HCl + H20 H3O+ + Cl-

Esta ecuación tiene la ventaja de hacer intervenir Esta ecuación tiene la ventaja de hacer intervenir explícitamente al disolvente, que juega un explícitamente al disolvente, que juega un importante papel en las reacciones ácido-base importante papel en las reacciones ácido-base

Estas consideraciones condujeron J. N. Brönsted y T. M. Lowry a proponer (1923) una nueva definición de ácidos y bases, más general que la de Arrhenius y que puede aplicarse a disolventes no acuosos:

Ácido es una sustancia capaz de ceder un protón (a una base).

Base es una sustancia capaz de aceptar un protón (de un ácido).

Teniendo esto en cuenta, se pueden explicar las propiedades de las bases como el amoniaco y el ion carbonato: 

H2O + NH3 NH4+ + OH-

ácido base ácido base

H2O + CO3 2- HCO3- + OH-

ácido base ácido base

Una reacción ácido-base se puede escribir en la forma general:

  par ácido-base conjugado

HA + B ↔ BH+ + A-

ácido 1 base 2 ácido 2 base 1

  par ácido-base conjugado

 

TEORIA DE LEWISSon ácidosácidos aquellas sustancias que tienen en

su configuración electrónica orbitales libres capaces de aceptar y compartiraceptar y compartir un par de electrones.

Por ejemplo: SO3, BF3

Para Lewis son bases bases las sustancias que tienen un par de electrones no compartidos que pueden cederceder con mayor o menor facilidad.

Por ejemplo: H3N: , C5H5N:

La reacción de neutralizaciónreacción de neutralización consiste en que el par electrónico de la partícula básica

es aceptado por la partícula ácida, formándose un enlace covalente.

.. :F: H F H ▪▪ ▪▪

F:B + :N:H F-B- N-H ▪▪ ▪▪

:F: H F H ▪▪ ACIDO BASE

FUERZA DE ACIDOS Y BASESIONIZACION, DISOCIACION, HIDRÓLISIS

Proceso mediante el cual una sustancia al entrar en contacto con el agua, se separa en sus iones respectivos.

ACIDOS: moles de H3O+ / mol de ácido

disuelto

BASES: moles de OH- / mol de base disuelto

Un electrolito es una sustancia que al disolverse en agua, da lugar a la formación de iones y conduce la

electricidad Los electrolitos pueden ser débiles o fuertes, según estén parcial o totalmente ionizados o

disociados en medio acuoso.

Los electrolitos pueden ser ácidos o bases

Un electrolito fuerteUn electrolito fuerte :Es toda sustancia que al disolverse en agua, provoca exclusivamente la formación de iones con una reacción de disolución prácticamente irreversible. por ejemplo:

K

H2

3

Un electrolito débilUn electrolito débil :Es una sustancia que al disolverse en agua, produce iones parcialmente, con reacciones de tipo reversible. Por ejemplo:

El agua puraagua pura se dice que es una sustancia no conductora de la electricidad , pero , en realidad, tiene una conductividad muy

pequeña que puede medirse con aparatos muy sensibles .

Esta conductividad indica que en el agua pura deben existir iones , aunque en

concentraciones extremadamente pequeñas.

Puesto que el agua es un electrolito débil y puede actuar como ácido y como base (anfótero), cada solución acuosa está

caracterizada por el proceso de auto-ionización.auto-ionización.

Esto significa que , aunque en pequeñísima proporción , el agua está disociada. Este proceso se llama autoionización (Arrhenius) o autoprotólisis del agua (Brönsted-Lowry) ) en la forma:

  H2O + H2O H3O+ + OH-

ácido1 base2 ácido2 base1

La concentración de iones hidronio en el agua pura y soluciones neutras a 25ºC es

0.00000010 ó 1.0 x 10 -7 y

la concentración de hidróxido en el agua pura y soluciones neutras a 25ºC también es

0.00000010 ó 1.0 x 10-7

La constante de equilibrio sería:  

Keq = [H3O+][OH-] [H2O] [H2O]

  Teniendo en cuenta que la concentración del agua es prácticamente constante , se puede no incluir en la constante de equilibrio , que se expresa entonces

en la forma :  

KwKw =[H3O+][OH-] = 1.0 x 10–14 (a 25 ºC)

  Esta constante ,KwKw, se llama:

PRODUCTO IÓNICO DEL AGUAPRODUCTO IÓNICO DEL AGUA.

 

Las expresiones de Ka y Kb:  

Ka = [H+][ A- ] Kb = [ B+][OH-] [HA] [BOH]

La Ka y la Kb , serán la medida de la La Ka y la Kb , serán la medida de la fuerza del ácido o de la basefuerza del ácido o de la base , cuanto mayor sea su valor , la sustancia estará

más disociada, y por lo tanto el ácido o la base, será más fuerte.

Como saber si una sustancia es fuerte o débil?Un ácido débil tiene una ionización reversible

y posee una KaUna base débil tiene una ionización

reversible y posee una Kb

Un ácido fuerte tiene una ionización irreversible y no posee Ka ( [H+] = [ácido] )

Una base fuerte tiene una ionización irreversible y no posee Kb ( [OH-] = [base] )

Para poder expresar las concentraciones de soluciones ácidas o básicas mediante números

sencillos , Sörensen , en 1909 , propuso utilizar una escala de acidez que se conoció más tarde

como la escala de pH, del francés “pouvoir hydrogène” poder del hidrógeno

pH: pH: El negativo del logaritmo de la concentración de iones hidrógeno.

  pH = - log [H+]

Conviene tener muy en cuenta que debido al cambio de signo en el logaritmo, el pH de una disolución aumenta a medida que disminuye [H+] , o sea la acidez.

pOH: como el logaritmo negativo de la concentración de iones OH-.

pOH = -log [OH-]

Teniendo en cuenta la expresión del producto iónico del H2O, se deduce que a 25ºC se cumple:

pH + pOH = 14

Porcentaje de IonizacionÁcidos: concentración de H+ * 100 concentración del ácido

Bases: concentración de OH- * 100concentración de la base