¿Qué son los ácidos y las bases?

Existen varios métodos para definir ácidos y bases. Si bien estas definiciones no se contradicen entre sí, varían en cuán inclusivas son. Las definiciones más comunes de ácidos y bases son los ácidos y bases de Arrhenius, los ácidos y bases de Brønsted-Lowry y los ácidos y bases de Lewis. Antoine Lavoisier, Humphry Davy y Justus Liebig también hicieron observaciones sobre ácidos y bases, pero no formalizaron las definiciones..

Ácidos y bases de Svante Arrhenius

La teoría Arrhenius de ácidos y bases se remonta a 1884, basándose en su observación de que las sales, como el cloruro de sodio, se disocian en lo que él llamó iones cuando se coloca en el agua.

• los ácidos producen H⁺ iones en soluciones acuosas
• bases producen OH^- iones en soluciones acuosas
• se requiere agua, por lo que solo permite soluciones acuosas
• solo se permiten los ácidos próticos; requerido para producir iones de hidrógeno
• solo se permiten bases de hidróxido

Johannes Nicolaus Brønsted - Ácidos y bases de Thomas Martin Lowry

La teoría de Brønsted o Brønsted-Lowry describe las reacciones ácido-base como un ácido que libera un protón y una base que acepta un protón. Si bien la definición de ácido es bastante similar a la propuesta por Arrhenius (un ion de hidrógeno es un protón), la definición de lo que constituye una base es mucho más amplia.

• los ácidos son donantes de protones
• las bases son aceptadores de protones
• se permiten soluciones acuosas
• se permiten bases además de hidróxidos
• solo se permiten los ácidos próticos

Gilbert Newton Lewis Ácidos y bases

La teoría de Lewis de ácidos y bases es el modelo menos restrictivo. No trata con protones en absoluto, sino que trata exclusivamente con pares de electrones.

• los ácidos son aceptores de pares de electrones
• las bases son donantes de pares de electrones
• menos restrictivo de las definiciones ácido-base

Propiedades de ácidos y bases.

Robert Boyle describió las cualidades de los ácidos y las bases en 1661. Estas características se pueden usar para distinguir fácilmente entre los dos químicos de configuración sin realizar pruebas complicadas:

Ácidos

• sabor agrio (¡no los pruebe!): la palabra 'ácido' proviene del latín acere, que significa 'agrio'
• los ácidos son corrosivos
• los ácidos cambian el tornasol (un tinte vegetal azul) de azul a rojo
• sus soluciones acuosas (agua) conducen corriente eléctrica (son electrolitos)
• reaccionar con bases para formar sales y agua
• evolucionar gas hidrógeno (H₂) al reaccionar con un metal activo (como metales alcalinos, metales alcalinotérreos, zinc, aluminio)

Ácidos comunes

• ácido cítrico (de ciertas frutas y verduras, especialmente frutas cítricas)
• ácido ascórbico (vitamina C, como de ciertas frutas)
• vinagre (5% de ácido acético)
• ácido carbónico (para carbonatar refrescos)
• ácido láctico (en suero de leche)

Bases

• sabor amargo (¡no los pruebes!)
• se siente resbaladizo o jabonoso (¡no los toque arbitrariamente!)
• las bases no cambian el color del tornasol; pueden volver el tornasol rojo (acidificado) a azul
• sus soluciones acuosas (agua) conducen una corriente eléctrica (son electrolitos)
• reaccionar con ácidos para formar sales y agua

Bases Comunes

• detergentes
• jabón
• lejía (NaOH)
• amoníaco doméstico (acuoso)

Ácidos y bases fuertes y débiles

La fuerza de los ácidos y las bases depende de su capacidad para disociarse o romperse en sus iones en el agua. Un ácido fuerte o una base fuerte se disocia completamente (por ejemplo, HCl o NaOH), mientras que un ácido débil o una base débil solo se disocia parcialmente (por ejemplo, ácido acético).

La constante de disociación ácida y la constante de disociación base indican la fuerza relativa de un ácido o base. La constante de disociación ácida K_un es la constante de equilibrio de una disociación ácido-base:

HA + H₂O ⇆ A^- + H₃O⁺

donde HA es el ácido y A^- es la base conjugada.

K_un = [A^-] [H₃O⁺] / [HA] [H₂O]

Esto se usa para calcular pK_un, la constante logarítmica:

pk_un = - registro₁₀ K_un

Cuanto más grande es el pK_un valor, cuanto menor es la disociación del ácido y más débil es el ácido. Los ácidos fuertes tienen un pK_un de menos de -2.