Fundamentos de Ácidos y Bases: Teorías, Propiedades y Reacciones Químicas

Introducción a Ácidos y Bases: Conceptos Esenciales

Orígenes Históricos de la Teoría Ácido-Base

• Antoine Lavoisier defendió que el oxígeno es un elemento imprescindible en la composición de los ácidos.
• Humphry Davy aseguró que el hidrógeno es el componente fundamental de los ácidos.

Teoría de Arrhenius y Disociación Iónica

La Teoría de Arrhenius, también conocida como teoría de disociación iónica, postula que muchas sustancias en disolución acuosa experimentan una ruptura o disociación en iones positivos (+) y negativos (-).

La disociación iónica o electrolítica justifica la conductividad eléctrica de las disoluciones acuosas de muchas sustancias (conocidas como electrolitos).

Definiciones Clave de Ácidos y Bases

• Ácido

  Toda sustancia que, en disolución acuosa, se disocia con formación de iones hidrógeno (protones) H+. Es decir, toda especie química, molecular o iónica, capaz de ceder un ión H+ (protón) a otra sustancia.

• Base

  Toda sustancia que, en disolución acuosa, se disocia con formación de iones hidroxilo u oxidrilo (OH-). Es decir, toda sustancia química, molecular o iónica, capaz de recibir un ión H+ de otra sustancia.

Reacción de Neutralización y Pares Conjugados

La reacción de neutralización es la combinación del ión H+ procedente del ácido con el ión OH- procedente de la base para producir H2O no disociada.

Un par conjugado está constituido por un ácido y su base conjugada (HA/A-) o una base y su ácido conjugado (B/BH+). Es importante destacar que el hecho de que un ácido sea débil no implica que sea poco reactivo.

Clasificación de Ácidos y Bases por su Fuerza

• Ácidos Fuertes

  Se ionizan completamente en disoluciones acuosas diluidas, debido a su gran tendencia a ceder iones H+. Ejemplos: HCl, HClO4, HBr, HI, H2SO4, HNO3.

• Ácidos Débiles

  Solo se ionizan parcialmente a causa de su débil tendencia a ceder iones H+, apareciendo un equilibrio entre las moléculas no ionizadas y los iones formados.

• Bases Fuertes

  Tienen una gran tendencia a recibir iones H+ de los ácidos. Generalmente, son los hidróxidos de metales alcalinos y alcalinotérreos.

• Bases Débiles

  Tienen una tendencia a recibir iones H+, apareciendo un equilibrio entre las moléculas no ionizadas y los iones formados. Ejemplo: NH3 (amoniaco).

Fenómenos Relacionados con Ácidos y Bases

• Autoionización del Agua

  Proceso en el que una molécula de agua actúa como ácido y otra como base, transfiriéndose un protón de una a otra según la ecuación de equilibrio.

• Grado de Ionización

  Para ácidos o bases débiles, es la relación entre la concentración del ácido o base ionizados en el equilibrio y su concentración inicial.

• pH

  El pH es el logaritmo negativo de la expresión numérica de la concentración molar del ion H3O+.

• Disoluciones Amortiguadoras (Buffer)

  Aquellas capaces de mantener su pH constante aunque se diluyan o se añadan pequeñas cantidades de ácido o base.

Hidrólisis de Sales

La hidrólisis de una sal es la reacción ácido-base que pueden realizar los iones de la sal con el agua.

• Las sales procedentes de ácido fuerte y base fuerte no producen reacción de hidrólisis y su disolución es neutra (pH = 7).
• Las sales procedentes de base fuerte y ácido débil presentan hidrólisis alcalina y su disolución es básica (pH > 7).
• Las sales procedentes de base débil y ácido fuerte presentan hidrólisis ácida y su disolución es ácida (pH < 7).
• Las sales procedentes de ácido débil y base débil presentan hidrólisis ácida y alcalina, y el pH de su disolución depende de la fuerza relativa del ácido y la base de procedencia.

Herramientas de Medición y Determinación

• Indicador Ácido-Base

  Sustancia de carácter ácido o base débil que tiene la propiedad de presentar colores diferentes dependiendo del pH de la disolución en la que se encuentra diluido.

• Valoración Ácido-Base

  Determinación de la concentración desconocida de un ácido en disolución a partir de la concentración conocida de una base, o viceversa, basándose en la reacción de neutralización. Se denomina acidimetría si se valora un ácido, y alcalimetría si se valora una base.