Química del Equilibrio Iónico: Disociación, Ácidos, Bases y pH Esencial

Equilibrio Iónico: Conceptos Fundamentales

El equilibrio iónico se refiere a la dinámica de las reacciones químicas en las que participan iones en solución. Un concepto clave dentro de este equilibrio es la disociación.

Disociación de Sustancias

La disociación es el proceso por el cual una molécula se separa en dos o más partes, las cuales están cargadas eléctricamente. Cuando la carga es positiva, se denomina catión; cuando es negativa, se denomina anión.

Proceso de Disociación en Diferentes Compuestos

• Ácidos: Cuando los ácidos se disuelven en agua, generalmente producen dos iones: uno positivo (el protón o ion hidrógeno, H⁺, que en realidad forma el ion hidronio, H₃O⁺) y otro negativo (el anión correspondiente).
• Bases: Este proceso es similar al de los ácidos, pero en lugar de liberar iones hidrógeno, las bases liberan iones hidroxilo (OH^-) en solución.
• Sales: La mayoría de las sales son solubles en agua. En ellas ocurren disociaciones totales o parciales, lo cual depende de las concentraciones de sales presentes en la solución.

Electrolitos y No Electrolitos

Un electrolito es una sustancia que, al disolverse en un disolvente (comúnmente agua), se ioniza, dando como resultado una solución que tiene la capacidad de conducir la electricidad. Por otro lado, cuando una solución es de naturaleza molecular y no forma iones, se generan sustancias llamadas no electrolitos, que no conducen la electricidad.

Teorías de Ácidos y Bases

A lo largo de la historia de la química, diversas teorías han intentado definir y explicar el comportamiento de ácidos y bases:

Teoría de Arrhenius (1880-1890)

Svante Arrhenius definió los ácidos y las bases de la siguiente manera:

• Ácidos: Son sustancias que, al disolverse en agua, aumentan la concentración de iones H⁺ (o H₃O⁺).
• Bases: Son sustancias que, al disolverse en agua, aumentan la concentración de iones OH^-.

Teoría de Brønsted-Lowry (1923)

Johannes Brønsted y Thomas Lowry propusieron una teoría más amplia:

• Ácido: Sustancia (molécula o ion) capaz de donar un protón (H⁺) a otra sustancia.
• Base: Sustancia capaz de aceptar un protón (H⁺).

Teoría de Lewis

Gilbert N. Lewis propuso una definición basada en el comportamiento de los electrones:

• Ácido de Lewis: Receptor de pares de electrones.
• Base de Lewis: Donador de pares de electrones.

Ionización del Agua

El agua pura posee una reducida capacidad para conducir la electricidad. Aunque es un proceso limitado, el agua puede autoionizarse, separando sus iones (H₃O⁺ y OH^-), lo que permite un mínimo paso de electricidad. Por esta razón, el agua se considera un electrolito débil.

Concepto de pH y pOH

El término pH se refiere a la concentración de iones hidronio (H₃O⁺) contenida en una sustancia. Su complemento es el pOH, el cual expresa la concentración de iones hidroxilo (OH^-).

Escala de pH

La escala de pH fue creada por S.P.L. Sørensen. Esta forma de expresar las concentraciones simplifica el uso de valores muy pequeños o muy grandes. La escala de pH es una escala logarítmica de rango cerrado que está dividida en tres regiones principales: ácida (pH < 7), neutra (pH = 7) y básica o alcalina (pH > 7).

Indicadores de pH

Se denominan indicadores de pH a aquellas sustancias que tienen la capacidad de cambiar de color al variar las concentraciones de iones hidronio (H₃O⁺) en una solución. Este cambio de color es temporal y no afecta la integridad química de las sustancias.

Importancia del pH

La escala del pH es de suma importancia para conocer las características de diferentes elementos y ambientes, tanto naturales como industriales. Se considera que en espacios sumamente alcalinos o sumamente ácidos no es posible la existencia de vida, debido a la alta o baja presencia de iones hidrógeno (H⁺) o hidroxilo (OH^-), que afectan directamente los procesos biológicos.