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Acido base

Empíricamente, un ACIDO, es una sustancia que posee las siguientes características: Sus disoluciones acuosas tienen sabor ácido. Sus disoluciones acuosas son conductoras. Enrojecen el Tornasol y decoloran la Fenoftaleína. Reaccionan con algunos metales desprendiendo H2. Se neutralizan con las bases dando lugar a sales.  

De la misma manera, una BASE se caracteriza por : Sus disoluciones acuosas tienen sabor cáustico y tacto jabonoso. Sus disoluciones acuosas son conductoras. El tornasol vira al azul y enrojecen la Fenoftaleína. Se neutralizan con ácidos dando lugar a la formación de sales

TEORIA DE ARRHENIUS. Según Arrhenius, un ACIDO es una sustancia que al disolverse en agua se disocia produciendo iones H+ y el correspondiente anión. Igualmente, una BASE, es una sustancia que en disolución acuosa se disocia produciendo iones OH- y el correspondiente catión metálico.

Esta teoría es muy limitada pues no explica el carácter básico de muchas sustancias que no poseen grupos OH- en sus fórmulas. Y por otra parte, el concepto ácido - base, se encuentra unido al de disoluciones en agua, mientras que existen reacciones ácido - base que se verifican en otros medios.

TEORIA DE BRONSTED - LOWRY. ACIDO es toda sustancia capaz de ceder uno o más protones (H+). Es un dador de protones. BASE es un aceptor de protones, es toda sustancia capaz de ganar uno o más protones. Como el proceso de ceder o ganar protones es reversible, todo ácido al ceder un protón se convierte en una base capaz de ganarlo. De la misma manera una base que gana un protón se convierte en un ácido capaz de cederlo. A este par ácido - base se denomina CONJUGADOS.

En la aplicación de ésta teoría, hay que considerar que para que una sustancia se comporte como ácido, cediendo un protón, debe tener en frente una base que sea capaz de aceptarlo ; y viceversa.

Si consideramos disoluciones acuosas :

   HCl       +     H2O   -------   Cl-        +      H3O+

Acido 1        Base 2             B.conj.1        A.conj.2

NH3      +     H2O   -------    NH4      +       OH-

Base 1        Acido 2               A.conj.1         B.conj.2

Podemos observar que ácidos y bases pueden ser también sustancias moleculares y que una misma sustancia (el agua en este caso) puede actuar tanto como ácido o como base ; las sustancias que presentan este doble comportamiento se denominan ANFIPROTICOS o ANFOTEROS.

A las reacciones entre ácidos y bases para dar lugar a sus correspondientes conjugados se les llama PROTOLITICAS, y a la transferencia de un protón da un ácido a una base PROTOLISIS.

Hay ácidos que pueden ceder más de un protón en reacciones escalonadas, se les denomina POLIPROTICOS.

IONIZACION DEL AGUA. El agua presenta una conductividad muy baja debido a que se ioniza en muy poca proporción. Según Bronsted, es un anfiprótico : pudiendo actuar como un ácido o como una base, produciéndose el siguiente equilibrio :

H2O     +      H2O      Û      H3O+     +      OH-       en el que

1    , y como la mayor parte de las moléculas de agua no se disocian, la concentración de agua se puede considerar constante y englobarla en KC, obteniendo :            1

A la constante KW se le denomina PRODUCTO IONICO DEL AGUA, cuyo valor, que varía con la temperatura, es de 10-14 a 25ºC.

Así, podemos distinguir tres tipos de disoluciones según las proporciones de los iones procedentes de la ionización del agua :

Neutras : en las que      1

Acidas : en las que    1    y por tanto     1

Básicas : en las que      1    y por tanto     1

CONCEPTO Y ESCALA DE pH

El pH es el logaritmo decimal del inverso de la concentración de iones Hidronio (o el menos logaritmo decimal de la concentración de protones

1

De la aplicación de las propiedades de los logaritmos, y del conocimiento de los valores posibles de la concentración de iones Hidronio, obtendremos que el pH puede variar ente 0 y 14 ; de modo que los tipos de disoluciones se caracterizarán :

Neutra :     1

Acida :      1    y por tanto, pH < 7.  Cuanto más bajo el valor del pH, más ácida.

Básica :      1    y por tanto, pH > 7.  Cuanto más alto el valor del pH, más básica.

 

De la misma manera puede definirse el pOH :

1

Podemos, fácilmente encontrar una relación entre pH y pOH :

1  1 

1  1

1

FUERZA DE ACIDOS Y DE BASES. Los ácidos, al disolverse en agua, se ionizan cediendo un protón. Un ácido será tanto más fuerte cuanto mayor tendencia tenga a ceder protones, cuanto más se ionice. La fuerza de un ácido es opuesta a la de su base conjugada : si un ácido es fuerte, su base conjugada será débil.

    La medida cuantitativa de la fuerza de un ácido se realiza por medio de su constante de ionización ; así, para un ácido genérico :

    HA    +    H2O-------A-     +     H3O+

    1 ; pero en disoluciones, podemos considerar la concentración de agua constante y englobarla en KC :

    1

    donde Ka se denomina constante de ionización o de disociación del ácido.

    Si Ka es grande, indica que casi todas las moléculas del ácido se han disociado, será un ácido fuerte ; en caso contrario, un ácido débil.

    De la misma manera podremos realizar todo el planteamiento anterior para las bases, de modo que para una base genérica :

    B    +    H2O--------BH+-     +     OH-

    1 ; pero en disoluciones, podemos considerar la concentración de agua constante y englobarla en KC :

    1

    donde Kb se denomina constante de ionización o de disociación de la base.

    Si Kb es grande, indica que casi todas las moléculas de la base se han disociado, será una base fuerte ; en caso contrario, una base débil.

    En la resolución de problemas, cuando no se da ningún valor de la constante se considera que se trata de un ácido o una base muy fuerte que se ioniza totalmente. Se demuestra fácilmente que para un ácido y su base conjugada : 1

    GRADO DE DISOCIACION DE UN ACIDO O UNA BASE

      Se define como el tanto por uno de un ácido o una base que se encuentra disociado. En los ácidos y bases fuertes, que se disocian totalmente, su valor es prácticamente 1. En los ácidos y bases débiles, el valor es menor que 1, y más pequeño cuanto más débil se el ácido o la base. El grado de disociación de un ácido o una base depende de su concentración, y está relacionado con la Ka en el ácido ó la Kb en la base.

        Si consideramos un ácido cualquiera, (lo mismo se podría realizar para una base cualquiera) :

                                                         HA          +           H2O         Û          A-         +           H3O+

                        inicialmente         c mol/l

                    en el equilibrio       (c - ca) mol/l                                    ca mol/l            ca mol/l

        puesto que a es lo que se disocia por cada mol.

        Entonces , en el equilibrio sucederá :

        1 ® 1 1

        expresión que relaciona la constante de hidrólisis del ácido con su concentración y con su grado de disociación ; y como en ácidos débiles a es prácticamente nulo, se obtiene que :

        en ácidos débiles     1

         

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