Química de Ácidos y Bases: Teorías, Electrolitos y Escala de pH

Teoría de Arrhenius (Punto de partida, superada)

• Ácido: Sustancia que produce protones (H+) en solución acuosa.
• Base o Álcali: Sustancia que produce iones hidroxilo (OH-) en solución acuosa.

Teoría de Brønsted y Lowry (Aceptada hoy para ácidos y bases en solución acuosa)

• Ácido: Dador de protones.
• Base o Álcali: Aceptor de protones.
• Reacción Ácido-Base: Reacción de intercambio de protones.

Teoría de Lewis (Aceptada hoy para ácidos y bases en general)

• Ácido: Aceptor de pares de electrones.
• Base o Álcali: Dador de pares de electrones.
• Reacción Ácido-Base: Reacción de intercambio de pares de electrones.

Electrolitos

Son ácidos, bases o sales que, al disolverse en agua, se disocian total o parcialmente.

Equilibrio Iónico

Cuando se disuelven parcialmente, se alcanza un estado de equilibrio en el cual coexisten iones con moléculas no disociadas. Los electrolitos son débiles o fuertes según que el equilibrio se desplace ampliamente hacia la formación de iones o, en cambio, hacia la formación de moléculas.

Electrolitos Fuertes

En solución acuosa, se considera que la disociación es total, es decir, del 100%, por lo cual la concentración de iones puede hallarse directamente a partir de la concentración de la solución.

Electrolitos Débiles

Solo una pequeña fracción de moléculas se encuentra disociada; en consecuencia, para conocer la concentración de las diferentes especies presentes en solución, se requiere saber cuál es el grado de ionización.

Constantes de Ionización

• La ley de equilibrio puede aplicarse a la ionización de electrolitos débiles.
• Cuando se trata de ácidos polipróticos, la disociación se realiza por fases, correspondiendo un valor diferente para la constante de ionización en cada caso.
• Permiten comparar las fuerzas de ácidos o bases. Cuanto más fuerte es un ácido, tanto mayor será el valor de Ka. Esto se mantiene para las bases (Kb).
• Otra forma de comparar la fuerza relativa de los diferentes ácidos es mediante el uso de un término llamado pKa.

Producto Iónico del Agua

El agua es un electrolito débil, es decir, que se disocia ligeramente. La concentración del agua es prácticamente constante. En el agua pura, las concentraciones de iones hidronio e hidroxilo son iguales.

Noción del pH

Sørensen (1868-1939) propuso utilizar los logaritmos con signos negativos o, lo que es lo mismo, el logaritmo de la inversa de la concentración de iones hidronio. Esto es lo que se conoce con el nombre de pH.

Todos los estados de acidez y alcalinidad de una solución pueden representarse por números enteros y positivos entre 0 y 14.

Relación entre pH y pOH

Resulta útil relacionar estos valores para la resolución de problemas cuando se conoce la concentración de iones OH- y se desea calcular el valor correspondiente.