Ácidos y bases

Tema Ácidos y bases

1. Concepto de ácido y base: Los ácidos son substancias que dan color rojo a determinados  pigmentos, vegetales de color azul, son substancias que disuelven el mármol y que separan el azufre de las disoluciones de determinados compuestos como p.ej. el sulfato sódico (Boyle). Las bases no tienen sabor ácido que cuando se mezclan con los ácidos pueden neutralizar  sus acciones, les dio el nombre de soluciones alcalinas (Boyle). Lemery demostró que al mezclar una disolución ácida con una  básica se obtiene una sal, y al álcali les llamó bases. Lavoisier descubrió que al disolver algunos óxidos de no metales en agua se  producían ácidos, por lo que  pensó que el contenido en oxígeno de la molécula era lo que le daba el carácter  ácido, pero pronto se demostró que existían substancias sin oxígeno que también tenían carácter  ácido. Liebig definió los ácidos como substancias que contienen H y que son substituibles por metales. Arrhenius dio la primera definición útil pero de todas formas tiene fallos, porque solo se puede aplicar en caso de disoluciones acuosas. Ácido es toda sustancia capaz de ceder   protones al agua, por ejemplo HCl, y base es e s toda sustancia capaz de ceder hidroxilos al agua, otro de los fallos que tiene esta teoría es que se habló de protón, pero en el agua no existen protones como tales, sino que se encuentran como protón hidratado (H3O+). Posteriormente hubo otros dos químicos que hicieron otra teoría Bronsted-Lowry, Bronsted-Lowry, mejora la teoría de Arrhenius Arrhenius y la amplía a más disolventes, para ellos un ácido es toda sustancia capaz de ceder protones, y base ba se es toda sustancia capaz de captar protones, exigen que para que una sustancia actúe como base debe tener un par de electrones solitarios para que pueda aceptar el  protón. De estas teorías se desprende que hay sustancias como el H2O que en algunas ocasiones se va a comportar co mportar como un ácido y en otras como co mo una  base, sustancias anfóteras.

Se puede deducir lo siguiente, cuando un ácido cede protones se convierte en un compuesto que es capaz de aceptarlos, es decir en una  base, se van a denominar bases conjugadas. Cuando una base acepta  protones se convierte en una sustancia capaz de cederlos, es decir  en un ácido conjugado. Se puede decir que un ácido+ base va a dar   base conjugada+ ácido conjugado. Posteriormente Lewis propuso una nueva definición de ácido, aquella sustancia capaz de aceptar un par de electrones, y base es aquella sustancia dadora de un u n par de electrones. Las bases así definidas por esta última teoría tienen el mismo sentido que les había dado Bronted-Lowry, Bronted-Lowry, pero esta definición dada para los ácidos amplía el número de sustancia que se comportan como ácidos, aquí entrarían los iones positivos, compuestos que tienen un átomo con un octeto incompleto, que muchos se utilizan como co mo catalizadores químicos. 2. Fuerza relativa de ácidos y bases: En las reacciones ácido- base se producen un proceso de cesión y aceptación de protones, por lo cual si intentamos definir la fuerza de un ácido o de una base podríamos decir que la fuerza es la tendencia a ceder o a captar protones, pero que va a depender de la especie con la que se combine para aceptar o para ceder los protones. Cuanto mayor sea la facilidad con que el ácido cede el protón más fuer fuerte te es ese ese ácid ácido. o. Pe Pero ro ento entonc nces es tant tantoo más más débi débill será será su base base conjugada, es decir más difícilmente aceptará el protón. Para medir la fuerza se puede hacer de d e 2 formas: A. Método Método cuantitati cuantitativo: vo: La forma más clara para cuantificar la acidez de un compuesto sería conocer la ionización del ácido o de la base, cuanto más desplazado este ese equilibrio hacia la derecha más fuerte puede ser considerado el ácido, esta medición se puede realizar mediante la constante de equilibrio de la reacción que en el caso que tratamos recibe el nombre de constante de acidez o basicidad: Conclusión, cuanto mayor es el valor de Ka y menor el de pKa más fuerte es el ácido. Cuanto mayor es el valor de Kb y menor pKb más fuerte es la base. B. Método cualitativo:

Si no conocemos la constante de acidez o basicidad de una sustancia  podemos averiguar de manera aproximada atendiendo a lo siguiente. Por una parte fijándonos en la electronegatividad del átomo áto mo central. Al aumentar la electronegatividad aumenta la acidez.  Nos podemos fijar en el número de oxidación, porque al aumentar  aumenta la acidez. Solo nos vale cuando comparamos un mismo elemento con distintos estados de oxidación: Al aumentar la carga positiva aumenta la acidez. Al3+ > Na+ Tamaño de la base conjugada; porque al aumentar el tamaño de la  base, la base es más débil y aumenta la acidez: 3. pH y métodos de medida: Experimentalmente podemos distinguir entre ácidos fuertes y débiles midiendo algunas propiedades. La conductibilidad de las soluciones acuosas, porque los ácidos fuertes se comportan como electrolitos fuertes, eso quiere decir que las soluciones tienen muchos iones, y al contrario ocurre con los ácidos débiles. Punto de ebullición, de congelación…. De sus soluciones acuosas  pH de sus soluciones acuosas, para poder definir de finir el pH nos hace falta el equilibrio de disociación del H2O En solución acuosa, la concentración del H2O es muy grande, aproximadamente 55,6mol/l. así que se va a poder considerar  constante para disoluciones diluidas: Ese producto iónico del agua tiene un valor a 25ºC 10-14 molar. Cuando se trata de agua pura se puede calcular la concentración de  protones e hidroxilos: Si a la solución acuosa le añadimos añ adimos un ácido aumentamos la concentración de protones, pero con el fin de mantener el valor de Kw, Kw, entonces el equilibrio tiende a desplazarse d esplazarse hacia la izquierda y disminuye la concentración de los hidroxilos. Si añadimos una base aumentan OH- y disminuye la concentración de H+. En una solución ácida la concentración de H+ tiene que ser mayor que la de OH-. Sorensen introdujo el concepto de pH Cuanto más bajo es el pH más ácida es la solución tratada, y cuanto más alto sea más básica será la solución. De forma análoga al pH se ha definido el pOH: El pH, la concentración de protones, la concentración de OH- de una solución se puede determinar experimentalmente de las siguientes maneras:

A. Mediante Mediante el uso de indicadore indicadoress ácido-base ácido-base B. Mediante Mediante métodos métodos potenciómetr potenciómetros os (pHmetros) (pHmetros) A. Un indicador ácido-base es una sustancia que experimenta una variación de color que se puede observar en un determinado intervalo del pH, es decir son colorantes ácidos cuyas bases conjugadas tienen distinto color, Por ejemplo el rojo de metilo (color amarillo a pH ≥4,2, y cuando el pH es