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Universidad Nacional Autónoma
de México
Colegio de Ciencias y HumanidadesPlantel Oriente
QuímicaI.Q. Ramón Monreal Vera Romero
Profesor Asociado “C” de T.C.
Ácidos y Bases
Química
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
de ácido acético (alrededor del 5%). Los limones, las limas y otros frutos
cítricos contienen ácido cítrico. El ácido láctico confiere al yogurt un
sabor 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 NaOH HNO3 KOH HCl 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 ClasificaciónÁcido sulfúrico
H2SO4 Fuerte
Ácido nítrico HNO3 FuerteÁcido clorhídrico
HCl Moderado
Ácido fosfórico
H3PO4 Moderado
Ión sulfato ácido
‾HSO4 Débil
Ácido láctico CH3CHOHCOOH DébilÁcido acético CH3COOH DébilÁcido carbónico
H2CO3 Muy débil
Ácido bórico H3BO3 Muy débilÁcido 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 + SO3 H2SO4
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 ´+ ‾HCO3Donado
rde
protones
Receptorde
Protones
Ácido BaseH3O+ + HCO3‾ H2O + H2CO3Donado
rde
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
Ácidos y bases
fuertes y débiles
Cuando el cloruro de hidrógeno gaseoso (HC1) se combina
con el agua, reacciona totalmente para formar iones hidronio y iones cloruro. Prácticamente no quedan moléculas de HCl.
HCl + H2O H3O+ + Cl‾ El cianuro de hidrógeno (HCN), un gas venenoso, también
reacciona con el agua para producir iones hidronio e iones cianuro.
HCN + H20 H3O+ + CN‾ la reacción se lleva a cabo sólo en una pequeña proporción:
menos del 1% de las moléculas de HCN reaccionan para producir iones hidronio; el resto permanecen 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 en
pequeña proporción son ácidos débiles.
No existen muchos ácidos fuertes. Los ácidos: sulfúrico, nítrico y clorhídrico, son los únicos ácidos fuertes comunes. La mayor parte de los ácidos son débiles.
Fuerza de los ácidos
Cuando el hidróxido de Sodio se combina con el agua,
reacciona totalmente para formar iones hidróxido y iones sodio. Prácticamente no quedan moléculas de Hidróxido de Sodio.
KOH + H2O K + + ‾OH El Amoniaco, también reacciona con el agua para producir
iones hidróxido e iones amonio.NH₃ + H20 NH₄+ + ‾OH
la reacción se lleva a cabo sólo en una pequeña proporción: cerca del 0.4% de las moléculas de NH₃ reaccionan con las moléculas de agua para producir iones hidróxido; el resto permanecen igual, como moléculas de NH₃.
Fuerza de las bases
Bases Fuertes.- Como el KOH, se ionizan
totalmente con el agua. Bases Débiles.- Como el NH₃, se ionizan en
pequeña proporción son bases débiles.
Las bases débiles son los hidróxidos de las dos primeras familias, siendo mas fuertes en base que el elemento se más electropositivo (menos electronegativo).
Fuerza de los bases
