Acido base
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Ácidos y Bases Química
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Ácidos y Bases
Química
Colegio de Ciencias y Humanidades
Plantel Oriente
Química
I.Q. Ramón Monreal Vera Romero
Profesor Asociado “C” de T.C.
Los ácidos tienen sabor agrio
Y vuelven rojo el tornasol;
Las bases son amargas y con ellas
El tornasol se vuelve azul.
Ácidos y Bases
¿Sabías que los cuatro sabores tienen relación con la
química de ácidos y bases?
Los ácidos tienen sabor agrio
Las bases tienen sabor amargo
Los compuestos que se forman cuando un ácido reacciona con una base (sales) tienen sabor salado.
El sabor dulce es más complicado, son compuestos orgánicos que son polialcohol y contienen un grupo carbonilo (Cetona o Aldheído)
Ácidos y Bases
Ácidos y bases:
Definiciones experimentales
Los ácidos son compuestos que:
Hacen que el colorante indicador tornasol cambie a rojo.
Tienen sabor agrio.
Disuelven los metales activos (como cinc o hierro) y producen hidrógeno gaseoso.
Reaccionan con las bases para formar agua y compuestos iónicos llamados sales.
Ácidos y bases: definiciones experimentales
Las bases son compuestos que:
Hacen que el colorante indicador tornasol cambie a azul.
Tienen sabor amargo.
Se sienten resbalosas al tacto.
Reaccionan con ácidos para formar agua y sales.
Ácidos y bases: definiciones experimentales
El vinagre es una solución acuosa deácido acético (alrededor del 5%).
Los limones, las limas y otros frutoscítricos contienen ácido cítrico.
El ácido láctico confiere al yogurt unsabor ácido
Sustancias Ácidas
Ácido - Base
Identificación
El medio más común para identificar una sustancia
como ácido o como base es la prueba del tornasol.
Al introducir una tira de papel tornasol neutro (de color violeta) en una solución desconocida observando el cambio de color de la tira:
Color cambia a rosa, la solución es ácida.
Color cambia a azul, la solución es básica.
Si no cambia de color, la solución no es ácida ni básica.
Identificación
Papel Tornasol
El tornasol es sólo uno de varios cientos de
compuestos conocidos que son indicadores ácido-base.:
Muchos colorantes naturales de alimentos, como los del jugo de uva, el repollo morado y el arándano, son indicadores ácido-base.
Casi todos los colorantes de los pétalos de las flores.
Identificación Acido-Base
Indicadores Ácido-Base
Antecedentes
Ácido - Base
El científico sueco Svante Arrhenius
fue el primero en entender que cuando los ácidos, las bases y las sales se disuelven en agua se disocian en iones.
Ácidos liberan iones Hidrógeno (+)
Bases liberan iones Hidróxido (-)
Por lo anterior todas las sustancias que liberan:
Iones hidrógeno son ácidos
Iones hidróxido son bases
Por lo tanto las siguientes sustancias son ácidos y bases:
Definición de Arrhenius
Ácidos Bases
H2SO4 NaOHHNO3 KOHHCl LiOH
H3PO4 Ca(OH)2‾HSO4 Mg(OH)2
Posteriormente se vio que la definición de Arrhenius
no podía explicar el comportamiento ácido – base de algunas sustancias, por lo cual se da un avance en la definición de ambas sustancias.
Dando paso a la:
Teoría ácido-base de Brönsted-Lowry
Avances
Teoría Ácido Base
Brönsted-Lowry
Explicación de los ácidos:
Iones hidronio(Teoría ácido-base de Brönsted-Lowry)
Todos los ácidos tienen en común ser iones
hidrógeno (H+). (Puesto que estos iones son átomos de hidrógeno que han perdido sus electrones, se les llama también protones.)
Explicación de los ácidos: iones hidronio
El átomo de hidrógeno está formado por un protón y un electrón
Cuando el átomo de hidrógeno pierde el electrón,solamente quedara un protón
Los ácidos tienen sabor agrio y las bases saben amargas, un ensayo de sabor es la mejor prueba de uso general para determinar si una sustancia es un ácido o una base. Algunos ácidos y bases son muy venenosos, y muchos son considerablemente corrosivos, a menos que estén muy diluidos.
Identificación Acido-Base
En solución acuosa los iones hidrógeno se asocian a
moléculas de agua y de este modo forman iones hidronio (H3O
+).
Ión Hidronio
Tabla “Ácidos conocidos”
Nombre Fórmula Clasificación
Ácido sulfúrico H2SO4 Fuerte
Ácido nítrico HNO3 Fuerte
Ácido clorhídrico HCl Moderado
Ácido fosfórico H3PO4 Moderado
Ión sulfato ácido ‾HSO4 Débil
Ácido láctico CH3CHOHCOOH Débil
Ácido acético CH3COOH Débil
Ácido carbónico H2CO3 Muy débil
Ácido bórico H3BO3 Muy débil
Ácido cianhídrico HCN Muy débil
Los óxidos de no metales se conoce como óxidos
ácidos, porque al agregarle agua se forma un oxiácido:
Óxidos de no metales: anhídridos de ácido
Los óxidos de no metales se conoce como óxidos
ácidos, porque al agregarle agua se forma un oxiácido:
H2O + SO3H2SO4
Óxidos de no metales: anhídridos de ácido
Protonación del Agua
Ión Cloro Ión Hidronio
la molécula de HC1 dona un protón a la molécula de
agua y produce un ion hidronio.
HCl + H2O Cl- + H3O+
Protonación del Agua
Óxidos de no metales:“Anhídridos de ácido”
Formación de Ácidos
Muchos ácidos se preparan por medio de la reacción de óxidos de no metales con agua.
Por ejemplo, el trióxido de azufre reacciona con agua para formar ácido sulfúrico.
SO3 + H2O H2S04
Análogamente, el dióxido de carbono forma ácido carbónico al reaccionar con el agua.
CO2 + H2O H2CO3
Ésta es una reacción general de los óxidos de no metales.
Óxido de no metal + H2O Ácido
Formación de Oxiácidos
Los óxidos de no metales se conocen como anhídridos de ácido.Anhídrido significa “sin agua”, que no es la mejor forma de nombrarlos, ya que no son ácidos sin agua.Estas reacciones explican por qué el agua
de lluvia es ácida, en particular la que se forma en aire contaminado con óxidos de azufre o de Carbono.
Formación de Oxiácidos
Explicación de las bases
Iones hidróxido(Teoría ácido-base de Brönsted-Lowry)
Las propiedades de las bases en agua se deben al ion hidróxido, ‾OH. Casi todas ellas son compuestos que contienen iones metálicos positivos, como Na+, Ca+2, e iones hidróxido negativos (‾OH).
Cuando estos compuestos se disuelven en agua, todos ellos suministran iones ‾OH
Cuando las bases se disuelven en agua liberan iones
hidróxidos:
NaOH Na+ + ‾OH
Comportamiento de las bases
Cuando un ácido reacciona con una base, se trata en realidad de la reacción entre ion hidronio y un ion hidróxido. De hecho, la reacción es simplemente una transferencia protónica del H3O
+ al ‾OH.
Aceptor de Protones
H3O+ + ‾OH 2H2O
Donadorde protones
Receptorde Protones
Tabla “Bases Conocidas”
Nombre Fórmula ClasificaciónHidróxido de sodio NaOH FuerteHidróxido de potasio KOH Fuerte
Hidróxido de litio LiOH FuerteHidróxido de calcio Ca(OH)2 Fuerte*
Hidróxido de magnesio Mg(OH) 2 Fuerte*
Amoniaco NH3 Débil
*Aunque estas bases se clasifican como fuertes, no son muy solubles. El hidróxido de calcio es ligeramente soluble en agua, y el hidróxido de magnesio es prácticamente insoluble.
Definición general de las bases.
“Base es un receptor de protones”
Definición de Bases
Bases que no tienen grupo Hidróxilo
El amoniaco parece estar fuera de lugar en porque no
contiene iones hidróxido.
¿Cómo puede ser una base?
La única manera de que esta sustancia produzca iones hidróxido en agua es que la molécula de amoniaco acepte un protón del agua y se forme un ion hidróxido.
Amoniaco
NH3 + H2O NH4+ + ‾OH
Amoniaco Agua Ión Amonio Ión Hidroxilo
Base Ácido
Amoniaco
Amoniaco AguaIón Amonio Ión Hidronio
Como un ácido es un donador de protones, una base
es un receptor de protones. Esta definición incluye no sólo los iones hidróxido, sino también moléculas neutras como el amoniaco. La definición comprende también otros iones negativos, como el carbonato (CO3‾
2) y el bicarbonato (‾HCO3).
Definición de Base
Bases de Brönsted-Lowry
NH3 CO3‾2 ‾HCO3
H3O
+ + CO3‾2
H2O ´+ ‾HCO3
Donadorde
protones
Receptorde Protones
Ácido Base
H3O+ + HCO3‾ H2O + H2CO3
Donadorde
protones
Receptorde Protones
Ácido Base
Óxidos de metales: anhídridos básicos
Formación de Bases
Así como los ácidos se preparan a partir de óxidos de
no metales, muchas bases comunes se preparan a partir de óxidos de metales. Por ejemplo, el óxido de calcio (cal viva) reacciona con agua para formar hidróxido de calcio (cal hidratada).
CaO + H20 - Ca(OH)2
Otro ejemplo es la reacción del óxido de litio con agua para formar hidróxido de litio.
Li2O + H2O 2 LiOH
Formación de Bases
En general, los óxidos de metales reaccionan con el
agua para formar bases (Observa la figura). Estos óxidos metálicos se conocen como anhídridos básicos.
Formacion de Bases
Iones Hidróxido Iones Litio
Óxido de metal + H20 Base
Cuando reacciona un óxido metálico y se adiciona agua se forma una bases.
K2O + H2O 2KOH 2K+ + -OH
Formación de Bases
Ácidos y bases
fuertes y débiles
Cuando el cloruro de hidrógeno gaseoso (HC1) se
combina con el agua, reacciona totalmente para formariones hidronio y iones cloruro. Prácticamente no quedanmoléculas de HCl.
HCl + H2O H3O+ + Cl‾
El cianuro de hidrógeno (HCN), un gas venenoso,también reacciona con el agua para producir ioneshidronio e iones cianuro.
HCN + H20 H3O+ + CN‾
la reacción se lleva a cabo sólo en una pequeñaproporción: menos del 1% de las moléculas de HCNreaccionan para producir iones hidronio; el restopermanecen sin ionizarse, como moléculas de HCN.
Fuerza de los ácidos
Ácidos Fuertes.- Como el HCl, se ionizan totalmente
con el agua.
Ácidos Débiles.- Como el HCN, se ionizan enpequeña proporción son ácidos débiles.
No existen muchos ácidos fuertes. Los ácidos:sulfúrico, nítrico y clorhídrico, son los únicos ácidosfuertes comunes. La mayor parte de los ácidos sondébiles.
Fuerza de los ácidos
Las bases se clasifican como fuertes o débiles; esto
depende de si reaccionan con el agua totalmente o sólo en pequeña proporción para formar iones hidróxido.
Quizá la base fuerte más conocida sea el hidróxido de sodio (NaOH).Otras bases fuertes son el hidróxido de potasio (KOH) y los hidróxidos de todos los demás metales del Grupo IA.
Los hidróxidos del Grupo IIA también son bases fuertes [excepto el Be(OH)2], pero el Ca(OH)2 es muy poco soluble en agua y el Mg(OH)2 es casi insoluble, por lo que en la práctica éstas no son bases fuertes.
Fuerzas de las Bases
La base débil más conocida es el amoniaco (NH3),
que reacciona con el agua para producir en proporción baja iones amonio (NH4) e iones hidróxido.
NH3 + H2O NH4 + ‾OH
Fuerzas de las Bases
Acido – Base
Neutralización
Cuando un ácido reacciona con una base, losproductos son agua y una sal.
Si una solución que contiene iones hidronio(un ácido) se mezcla con otra solución quecontiene exactamente la misma cantidad deiones hidróxido (una base), la soluciónresultante ya no es ácida ni básica, sinoneutra
Neutralización
El ión hidronio reacciona con el ión hidróxidoproduciendo agua:
H3O+ + ‾OH- 2H2O
Si se neutraliza hidróxido de sodio con ácido
clorhídrico, los productos son agua y cloruro de
sodio (sal de mesa ordinaria).
Neutralización
NaOH + HC1 H2O + NaC1Base Ácido Agua Sal
Acido - Base
Escala de pH
Los iones están en solución, su concentración se
expresa en moles por litro.
Por ejemplo, una solución de ácido clorhídrico de 1 molar (HC1 1 M) contiene 1 mol de iones H3O
+ por litro de solución, contiene:
6▫1023 iones hidronio en un litro
3▫1023 iones hidronio en 1
2L de HC1 1 M
2▫1023 iones hidronio en 1
3L de HC1 1 M
Medición de pH
La escala se extiende prácticamente de O a 14.
Donde los puntos de la escala son:
Neutralidad es el valor de 7
Acidez a valores inferiores a 7
Básicos a valores superiores a 7
Escala del pH
Observa que, aunque el pHes una escala de acidez, elpH baja cuando la acidezsube. La relación no sólo esinversa
Una disminución de una unidad depH representa un aumento de diezveces en la acidez, y cuando el pHbaja dos unidades la acidezaumenta por un factor de 100.
Concentración de H3O (mol/L) pH1 X 100 01 x 10-1 11 x 10-2 21 x 10-3 31 X 10-4 41 x 10-5 51 X 10-6 61 x 10-7 71 x 10-8 81 x 10-9 91 x 10-10 101 x 10-11 111 x 10-12 121 x 10-13 131 x 10-14 14
Tabla Valores de pH aproximados de algunas soluciones comunes
Solución pHÁcido clorhídrico (4%) OJugo gástrico 1.6—1.8Jugo de limón 2.1Vinagre (4%) 2.5Bebidas gaseosas 2.0—4.0Agua de lluvia (de tormenta eléctrica)
3.5—4.2
Leche 6.3—6.6Orina 5.5—7.0Agua de lluvia (no contaminada)
5.6
Saliva 6.2—7.4Agua pura 7Sangre 7.4Clara de huevo fresca 7.6—8.0Bilis 7.8—8.6Leche de magnesia 10.5Sosa para lavar 12Hidróxido de sodio (4%) 13
Ácido - Base
Lluvia Ácida
El pH normal de la lluvia cuando el aire está limpio
es de alrededor de 6.5. Este pH ligeramente ácido es consecuencia de la presencia de dióxido de carbono en el aire, que convierte la lluvia en una solución diluida de un ácido muy débil, el ácido carbónico. Sin embargo, en muchas regiones del mundo el agua de lluvia es mucho más ácida, y su pH alcanza a veces valores de 3 o menos. La lluvia cuyo pH es inferior a 5.6 se conoce como “lluvia ácida”
Lluvia Ácida
La acidez de la lluvia ácida parece provenir
principalmente de la presencia de óxidos de azufre yóxidos de nitrógeno.
Los óxidos de azufre se producen cuando se quemahulla de alto contenido de azufre en las plantasgeneradoras de electricidad y en las beneficiadorasde metales.
Los óxidos de nitrógeno son componentes primariosde las emanaciones del escape de los automóviles.
Lluvia Ácida
Una parte de la lluvia ácida se debe a la presencia de
contaminantes naturales, como los que provienen de las erupciones volcánicas y de las radiaciones solares. Los volcanes emiten óxidos de azufre ácido sulfúrico, y las radiaciones solares producen óxidos de nitrógeno ácido nítrico.
La lluvia ácida es un problema ambiental importante en el que participan la contaminación del aire y la contaminación del agua, y puede tener efectos de consideración en la vida vegetal y en la animal.
Lluvia Ácida
Ácido - Base
Antiácidos
El estómago secreta ácido clorhídrico (HC1) como
auxiliar para la digestión de los alimentos. Enocasiones, los excesos en la comida o la tensiónemocional dan origen a una condición dehiperacidez (demasiado ácido). Existen cientos demarcas de antiácidos para el tratamiento de estacondición, pero solo existen unos cuantosingredientes diferentes para los antiácidos:principalmente bicarbonato de sodio, carbonato decalcio, hidróxido de aluminio e hidróxido demagnesio.
Antiácidos
El bicarbonato de sodio (NaHCO3), es eficaz y para la
mayoría de las personas no ofrece peligro, pero su usoexcesivo puede originar una elevada alcalinidad en lasangre, condición que se conoce como alcalosis.
El carbonato de calcio (CaCO3) no ofrece peligro enpequeñas cantidades, pero su uso frecuente puedeocasionar estreñimiento, también parece ser puedeoriginar un aumento en la secreción de ácido al cabo deunas horas.
El hidróxido de aluminio [Al(OH)3], como el carbonato decalcio, puede ser causa de estreñimiento. Haypreocupación por el contenido de aluminio priven alorganismo de iones fosfato, los cuales son indispensables.
Antiácidos
La “leche de magnesia” una suspensión acuosa de hidróxido de magnesio [Mg(OH)2], así como, el carbonato de magnesio (MgCO3) se usa como antiácido. En pequeñas dosis los compuestos de magnesio actúan como antiácidos, pero en dosis grandes se comportan como laxantes.
Antiácidos
Ácido - Base
Salud Humana
Los ácidos y bases concentrados son venenos corrosivos
capaces de causar quemaduras químicas graves., lesiones similares a las que produce el calor, y se suelen tratar de la misma manera.
El ácido sulfúrico (H2SO4) es con mucho el principal producto químico, la mayor parte de los cuales se utiliza para fabricar otros productos químicos industriales, en especial fertilizantes. En casa usamos ácido sulfúrico en el acumulador del automóvil y en ciertos productos para la limpieza de desagües.
El ácido sulfúrico es un ácido fuerte, poderoso agente deshidratante que reacciona con el agua de las células.
Salud Humana
El ácido clorhídrico (llamado también ácido
muriático) se usa para eliminar la herrumbre de losmetales, en la construcción para quitar el exceso demezcla de los tabiques, y en el hogar para retirar losdepósitos calizos del excusado.
Las soluciones concentradas (alrededor de 38% deHC1) causan quemaduras graves, pero las solucionesdiluidas se pueden usar sin peligro en el hogar si semanejan con cuidado.
El jugo gástrico es una solución que contienealrededor del 0.5% de ácido clorhídrico.
Salud Humana
La cal (CaO) es la base comercial más económica y de
uso más extendido; se fabrica calentando piedra caliza (CaCO3) para expulsar CO2. La cal se utiliza para hacer mortero y cemento, y también para “endulzar” los suelos ácidos (neutraliza la acidez del suelo).
Salud Humana
El hidróxido de sodio (conocido comúnmentecomo lejía) es la base fuerte de uso másfrecuente en el hogar. La lejía se utiliza paralimpiar hornos y se comercializa enproductos como el Easy 0ff, y también seemplea para destapar desagües en productoscomo el Drano.
Salud Humana
Los ácidos y las bases, incluso en forma de
soluciones diluidas, degradan las moléculas de proteína de las células vivas. Los fragmentos que se producen son incapaces de llevar a cabo las funciones de las proteínas originales. La exposición intensa, la fragmentación continúa hasta que el tejido se destruye totalmente. En las células vivas las proteínas funcionan como es debido sólo a un cierto pH óptimo. Si el pH cambia de manera considerable en uno u otro sentido, las proteínas no pueden llevar a cabo sus funciones normales.
Salud Humana
El Uso incorrecto, los ácidos y bases pueden ser
nocivos para la salud, afectan la salud de formas mássutiles y más importantes. Es preciso mantener unequilibrio delicado entre los ácidos y las bases en lasangre y en los líquidos corporales. Si la acidez de lasangre cambia demasiado, ésta pierde su capacidadpara transportar oxígeno. Afortunadamente, elcuerpo humano cuenta con un complejo peroeficiente mecanismo para mantener el equilibrioapropiado entre ácidos y bases.
Salud Humana
El Uso incorrecto, los ácidos y bases pueden ser
nocivos para la salud, afectan la salud de formas mássutiles y más importantes. Es preciso mantener unequilibrio delicado entre los ácidos y las bases en lasangre y en los líquidos corporales. Si la acidez de lasangre cambia demasiado, ésta pierde su capacidadpara transportar oxígeno. Afortunadamente, elcuerpo humano cuenta con un complejo peroeficiente mecanismo para mantener el equilibrioapropiado entre ácidos y bases.
Salud Humana
