Conceptos ácido-base

Definición de Arrehenius

Toda sustancia que cede H+ es ácida

Toda sustancia que cede OH- es básica

Definición de Bronsted-Lowery

En 1923 estos dos investigadores sugireron que ácidos son donadores de protones y bases aceptores de protones

2H2O H3O+ + OH-

Disolvente ácido base

NH4+ + S= NH3 + HS-

Acido 1 base 2 base1 ácido 2

Sistemas conjugados

Esta definición se aplica a todos los disolventes protonados

Definición de Lux y Flood

Desarrollada para la química de materiales sólidos.

Base es un donador de óxidos

Ácido un aceptor de óxidos

CaO + SiO2 CaSiO3

Base ácido

Definición de Lewis

En 1923 Lewis propuso que

Ácido es un aceptor de un par de electrones

Base es un donador de un par de electrones

Se forman aductos

R3N + BF3 R3N BF3

Base acido sal

Definición con base en el sistema disolvente

Ácido es una especie que incrementa la concentración del catión característico del disolvente

Base es la especie que incrementa la concentración característica del anión del disolvente

Disolvente H2O

Catión característico H2O+

Anión característico OH-

H2O + HClO4 H3O+ + ClO4-

NH3 + HClO4 NH4+ + ClO4

-

Permite tratar cualquier disolvente en forma análoga al agua.

Un concepto general de acidez y basicidad

Ácido es un carácter positivo de una especie química que decrece durante una reacción

Base es un carácter negativo de una especie química que decrece durante una reacción

Los óxidos de metales son básicos (enlace ionico)

Los óxidos de no metales son ácidos (enlace covalente)

Los metales muy polarizantes que imparten carácter covalente a los compuestos ionicos son ánfoteros

Al3+

3+

Soluciónácida

3-

Al3+

H

2+

Al3+

H 1+

Al3+

H

0

Soluciónneutra

(insoluble)Al3+

H

1-

Soluciónbásica

Al3+

H

2-

Al3+

H

Hidrógeno

Oxígeno

Al(OH)63 -Al(H2O)(OH)5

2 -Al(H2O)2 (OH)4 1 -

Al(H2O)3 (OH)3

Al(H2O)4 (OH)2 1+Al(H2O)5 (OH)2+

Al(H2O)6 3+

O 2 - Na+Na+

HHO

H

HO

Na+ 2 -

Na+

ion óxido

ion sodio

HO

Na+

Na+

Na+

Na+

Na+

HO

HO

HO

HO

Na+

Na+

HO

O H

H

OHH

H+

ionhidróxido

2 -

PCl3 + 6H2O P(OH)3 + 3H3O+ + 3Cl-

La basicidad de las aminas

Amoniaco es básico

Trifluoruro de nitrógeno no es básico

N

HH

H

N

FF

F

N

HH

H

N

CH3CH3

CH3

Acidez de los óxi-ácidos

Cl

OO

O

O H

Cl

OO

O H

Cl

O

O H

Cl

O H

Cl

OO

O

O H

Mn

OO

O

O H

C

H

H

H

C O H

O

C

Cl

Cl

Cl

C O H

O

pKa= 8.0 – 9.0 m + 4.0 n

m= carga formal de X, n = b-aHaXOb

Efectos estéricos sobre la acidez o basicidad

N

S

S

S

N

SS

S

N

No hay una medida universalmente satisfactoria para medir la fuerza de ácidos y bases que sea aplicable a cualquier sistema

En disolventes protónicos como el agua, se pueden utilizar las constantes de ionización, pero pero los efectos de la solvatación pueden sesgar los resultados.

También se puede utilizar las pKa pero no sirve para medir ácidos muy fuertes.

Medida de la fuerza ácido-base

Afinidad protónica

B + H+ (g) BH+ (g)

Se obtiene utilizando espectroscopia de resonancia de ion ciclotrón, que mide la competencia de 2 bases por un protón en fase gaseosa, evitando los efectos de solvatación

Drago y Wayland han propuesto dos prarametros para expresar la fuerza de ácidos y bases:

-H= EaEb +CaCb, donde H es la entalpia de formación del aducto de Lewis. EaEb son parámetros característicos del ácido y CaCb de la base

Acidos suaves y duros

En la química de coordinación se observaron ciertas tendencias en la estabiliad de los complejos metálicos. Uno de las correlaciones fue la serie de estabilidad de Irvin-Williams. Para un ligante dado la estabilidad de los complejos con metales es como sigue:

Ba2+ < Sr 2+ <Ca2+<Mg2+<Mn2+<Fe2+< Co2+<Ni2+<Cu2+>Zn2+

Esta tendencia se debe enparte a que decrece el tamaño y en parte a los efectos de campo ligante

Otras observaciones señalan que ciertos ligantes prefieren a al Al 3+, o Ti 4+ mientras que otros a Ag+, Hg2+ y Pt2+

De acurdo a las preferencias se clasificaron en dos grupos

Tendiencia a formar complejos con metales clase a

N >>P>As>Sb

O>>S>Se>Te

F>Cl>Br>I

Tendencia a formar complejos con metales tipo b

N<<P>As>Sb

O<<S<SeTe

F<Cl<Br<I

Por ejemplo, las fosfinas y tioeteres tienen mayor tendencia a coordinarse con Hg2+, Pt 2+

Mientras que el F, agua y aminas prefieren al Be2+, Ti4+

Pearson sugirió los terminos duro y suave para describir a los metales de las clases a y b respectivamente.

Esto es un ácido duro es un metal del grupo a y una base dura es cualquier anión que le gusten los metales tipo a

Generalizando:

Ácidos duraos prefieren bases duras y ácidos blandos prefieren bases blandas

No polarizante con no polarizable

Intereacción tipo ion-ion

Polarizante con polarizable

Interacción con carácter covalente.

Las interacciones duro-duro y suave suave, deen ser claramente distinguidas del carácter ácido-base

Por ejemplo OH- y F- son bases duras y SO3 2- y Et33P son bases suaves.

SO3 2- + HF HSO3- + F -

Base blanda + duro-duro Duro-blando

CH3HgF + HSO3- CH3HgSO3- + HF

Blando-duroDuro-blando

Blando-blando

Duro-duro