Cuando un átomo de hidrogeno pierde su único electrón queda el núcleo con un solo protón el cual es demasiado reactivo para existir como un ión estable por lo que se forman protones hidratados representados como (H3O)+ o lo que se conoce como iones de hidronio.

Por lo tanto, un ácido según Arrhenius es una sustancia que se produce de iones hidronio (H3O)+, en solución acuosa.

H +

H O :

H

El tornasol es una sustancia que se extrae de un liquen, el cual sirve como un indicador cualitativo de pH. En presencia de ácidos toma color rojo, en presencia de bases se hace azul.

PRACTICA

Materiales:

- Tiras de papel tornasol- Café pasado- Limpiador 100- Hidróxido de sodio base – Sello rojo- 4 Tubos de ensayo

Ácidos y bases según Bronsted y Lowry.

Estos dos científicos propusieron definiciones para los ácidos y bases que no son contradictorias sino más bien complementarias.

Ácidos: Es una sustancia donadora de protones.

Bases: Es una sustancia receptora de protones.

En función de esta definición el agua es una sustancia anfiprótica (que puede actuar como acido o como base.)

HCl (ac) + H2O (H3O) + (ac)+ + Cl – (ac)

Acido Base

Dona protones Recibe protones

Ácidos y bases según Lewis.

El químico Gilbert Lewis expandió el modelo de ácidos y bases propuesto por Arrhenius, Bronsted y Lowry dio una definición mucho más general.

Ácidos: Sustancia capaz de aceptar y compartir un par de electrones.

Bases: Es aquella que dona y comparte un par de electrones.

Tipos de ácidos.

Dependiendo de la cantidad de Hidrogeno que un acido puede donar pueden ser monopróticas, dipróticas, polipróticas.

HCl

Monopróticas dona 1 hidrogeno

NO3

H2SO4

Dipróticas dona 2 hidrógenos

H2SO3

H3PO4 Polipróticos dona 3 hidrógenos

Los ácidos orgánicos se caracterizan por la presencia del grupo carboxilo –COOH capaces de ceder es aquel que está unido a un átomo de oxígeno.

Ácido etanoico CH3OOOH ácido orgánico

Ácidos orgánicos

CH3 – CH2 – COOH ácido propansico

CH3 – CH2 - CH2 – COOH ácido butansico

Ácidos y bases, fuertes y débiles.

La capacidad de ionizarse tanto ácidos como bases hace que se los cataloguen como fuertes o débiles.

Ácidos fuertes : se ionizan casi totalmente en agua.

Ácidos débiles: se ionizan parcialmente o en muy poca porción.

La mayoría de ácidos inorgánicos y todos los ácidos orgánicos son débiles.

Los ácidos fuertes y débiles no dependen de su corrosividad si no dependen de su disociación.

Reacciones de los ácidos.

Reacción con metales que se encuentran sobre el hidrógeno en la serie de reactividad.

Reaccionan con ácidos desprendiendo gas hidrógeno y formando una sal. Es muy utilizada en procesos de obtención y tratamientos de metales. Así como, en la producción de aleaciones para evitar reacciones de corrosión.

Zn (s) + 2HCl (ac) H2 (g) + ZnCl2 (ac)

Reacción con carbonatos y bicarbonato.

Los ácidos en solución acuosa reaccionan con los carbonatos y bicarbonatos desprendiendo CO2

gaseoso, formando una sal y agua.

CaCO3 + 2 HCl (ac) CO2 (g) + CaCl2 (ac) + H2O

NaHCO3 (s) + HCl (ac) CO2 (g) + NaCl (ac) + H2O

Reacciones de las bases.

Reacción de bases Fuertes con metales anfóteros.

Los metales anfóteros reaccionan con las bases fuertes y forman hidrogeno gaseoso.

2 Al (s) + 2 NaOH (s) + 6 H2O 2 NaAl(OH)4 (ac) + 3 H2 (g)

Ionización del agua

El agua se considera como un electrolito débil debido a que tiene capacidad de autoionizarse ligeramente en iones hidronio e iones hidroxilo.

H2O + H2O H3O+ + OH-

Ácido clorhídrico HClÁcido bromhídrico HBrÁcido yodhídrico Hl

Ácido sulfúrico H2SO4Ácido nítrico HNO3Ácido perclórico HClO4

Ácido etanoico CH3COOH

Cuando 1 mol de agua pura sufre este proceso a 28°C, la concentración de iones hidronio e hidroxilo es igual y corresponden a 1x10-7 M. Los corchetes ( [ ] ) representan la concentración de hidronio.

[H3O]+=1x10-7 [OH]-=1x10-7

El producto de la concentración de iónes hidronio e iónes hidroxilo se denomina producto iónico del agua Kw y tiene un valor constante.

[H3O]+=1X10-3

[H3O] +=1X10-7 [H3O] +=1X10-10

[OH] -= 1X10-7 [OH] -= 1X10-4

[OH] -=1X10-2

[H3O] +=1X10-7 [H3O] +=1X10-5

[OH] -= 1X10-7 [OH] -= 1X10-9

Para resumir

Tenemos una solución acida cuando [H3O] + > [OH] -

Tenemos una solución neutra cuando [H3O] + = [OH] -

Tenemos una solución básica cuando [H3O] + < [OH] +

Ejemplo:

1) El juego de limón tiene una concentración de iones hidronio de 0.01 M. ¿Cuál es la concentración de iones de hidroxilo? [H3O] +=0.01 M = 1x10-2

[OH] = ?

[H3O] + x [OH] -= 1x10-14 [OH]-= 1x 10exp−141x 10exp−2

[1x10-2]x[OH]-=1x10-14 [OH]+=1x10-12

2) Una solución limpiadora fabricada a partir del amoniaco tiene una concentración de iones hidroxilo de 1x10-3, calcula la concentración de iones hidronio.[H3O] += ?[OH] = 1x10-3

[H3O] + x [OH] -= 1x10-14 [H3O] + =1x 10exp−141x 10exp−3

[H3O] +x[1x10-3)=1x10-14 [H3O] +=1x10-11

Fuerza de los ácidos y bases

La fuerza de los ácidos y bases débiles dependen de mayor a menor tendencia para ceder o aceptar iones de hidronio. Estas reacciones se relacionan con los principios de equilibrio químico como en el caso del agua son valores constantes (Ka y Kb) que representan una medida cuantitativa de la fuerza.

pH

Se define como el negativo del logaritmo de la concentración de iones hidronio. Este es un método más conveniente de expresar las concentraciones de iones hidronio que originalmente se presentan en números exponenciales.

[H3O] + - [OH] -= 1x10-14 pH+pOH=14

1° regla 2° regla

pH= -log [ H3O ] +

pH= -log[1x10-14]

pH=H

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Solución [H3O+] M pHÁcida Mayor a 1x10-7 Menor a 7Neutra Igual a 1x10-7 7

Neutro

Básica Menor a 1x10-7 Mayor a 7pOH

se define en forma similar que el pH, pero referido a la concentración de iones hidroxilo

pOH=-log[OH*]-

Ejemplo:

pOH= -log [1x10-4]

pOH=4

el pH de esta seria 10

pH + pÓH=14

Estado Gaseoso

El espacio es mayor, una alternativa planteada seria disminuir la temperatura para reducir la presión, pero al hacerlo, el gas probablemente cambiaria de estado, desde gas hasta liquido (se licuaría) y se imposibilita la compresión.

Los gases se caracterizan también porque aprovechan otro material para desplazarse, conociéndose a esto como difusión

Teoría cinético-molecular de los gases

El gas esta compuesto por moléculas idénticas y esféricas que se están moviendo aleatoriamente con distintas velocidades.

Las moléculas de un gas se mueven con velocidad constante entre colisiones, lo que asume como resultado de la ausencia de fuerzas entre las moléculas (siempre y cuando el gas no sea comprimido).

Las moléculas del gas son muy pequeñas, de tal forma que su volumen conjunto es insignificante en comparación con el volumen que ocupa el gas.

No se pierde energía durante las colisiones, lo que implica que las colisiones son elásticas. Las moléculas obedecen las leyes de Newton en su comportamiento.

Actividades

Establecer la masa de gas presentes en cada una de las siguientes cantidades molares:

a) 2.5 moles de CO

C=12 x 1= 12O=16 x 1= 16 28 gr

1mol 28grCO

2.5mol X

x=2.5mol X 28 gr1mol

= 70 gr de CO

b) 0.9 moles de N2

N=14 X 2= 28 gr

1mol 28 gr N2

0.9 mol X

x=0.9mol X 28 gr1mol

=25.2 gr de N2

c) 1.5 moles de vapor de agua

H= 1 X 2= 2O=16 X 1=16 18gr

x=1.5mol X 18gr1mol

=27 gr de H2O

Calcula el número de moléculas de cada uno de los elementos constituyentes presentes en 150 g de SO3 gaseoso.

S= 32 x 1=32 O=16 x 3=48

80gr

1 mol 80gr

X 150gr

x=150gr X 1mol80gr

= 1 mol

1 mol 6.023 x 1023

1.8 mol X

x=1.8mol X 6.023 X 1023

1mol =1.13 X 1024 mol

Leyes de los gases

Ley de Boyle

La temperatura se mantiene constante, se tiene un proceso isotérmico (temperatura constante), la presión y volumen varían de forma inversamente proporcional.

Aumenta la presión el volumen disminuye Aumenta el volumen la presión disminuye

Formula: P1V1=P2V2

Ejemplo:

1. Si a temperatura constante la presión de un gas es de 930mmHg (milímetros de mercurio) en un volumen de 2500mH si la presión se incrementa a 1200mmHg ¿Cuál será el nuevo volumen?

P1=930mmHg=1.22atmV1=2500mlt= 2.5 ltP2=1200mmHg= 1.58atmV2= ?

Transformación 1atm 760 mmHg X 930 mmHg

X=1.22atm

1lt 1000mlX 2500ml

X=2.5lt

1atm 760 mmHg X 1200 mmHgX=1.58atm

P1V1=P2V2

V 2= P1V 1P2

V 2=1.22atm x2.5< ¿1.58atm

¿=1.93lt

Ley de CharlesEl proceso es isobárico (mantiene la presión constante, el volumen y la temperatura varían de manera directamente proporcional).

Formula: V 1T 1

=V 2T 2

Ejemplo:

1. A la temperatura de 30°C el volumen es de 1200mlt de un gas. Calcular la nueva temperatura si el volumen se incrementa a 2000mlt

T1=30°C= 303°CV1=1200mlt=1.2ltT2= ?V2= 2000mlt=2lt

V 1T 1

=V 2T 2

T 2=V 2 xT 1V 1

T 2= 2<x303 ° K1.2<¿=505 ° K ¿

Ley de Gay- Lussac

El proceso es isorico (volumen permanece constante), la presión y temperatura varían de forma directamente proporcional.

Formula:P1T 1

= P2T 2

Ejercicio:1. Si la temperatura final de un gas es de 30°C sabiendo que la presión disminuye de

2 a 1.5 atm ¿Cuál será la temperatura inicial?

P1=2atm

T1= ?

P2=1.5atm

T2= 30°C

P1T 1

= P2T 2

T 1 x P2=P1 xT 2

T 1=P1x T 2

P2=¿

T 1=2atm x303 ° C1.5atm

=404 ° K

Condiciones Iniciales y Finales de los gases

No existe presión, volumen o temperatura constante, actúan con 3 parámetros mediante las siguientes formulas

P1 xV 1

T 1 =

P2 xV 2T 2

Ejercicio:

1. Un gas es sometido a una presión de 2atm en un recipiente cuyo volumen es 3lt a una temperatura de 200°K cual será la nueva presión si el volumen se reduce a la mitad y la temperatura se incrementa a 300°K.

T1=200°KP1=2atmV1=3ltT2=300°KP2= ?V2= 1.5lt

P1 xV 1T 1

= P2 xV 2

T 2

P2= P1 xV 1 xT 2T 1 xV 2

P2= 2atmx 3<x300 ° K200 ° K x1.5<¿=6 atm¿

Ley de los gases ideales modificadosEcuación general de un gas:P xV=nx R xT

Ejercicio:1. Calcular el volumen de un gas sometido a una presion de 2.5atm si sabemos que la

temperatura es de 35°C y la masa es de 3gr de metano (CH4)

P=2.5atmT=35°C=308°KMCH4=3grV= ?

CH4

C=12 x 1= 12H= 1 x 4= 4 16gr/mol

V=M xR xTPM x P

V=3gr x0.082atm x< ¿

mol x ° Kx308 ° K

16 gr /mol x 2.5atm=1.89<¿¿

Gases RealesSe encuentran en la natural, sus moléculas están sujetas a las fuerzas de atracción y repulsión de origen eléctrico debido a la orientación molecular y sus moléculas tienen un volumen por lo que no se ajustan a la perfección a las leyes de los gases.

Gases Ideales Son gases que se trabajan en el laboratorio bajo los parámetros de presión, volumen y temperatura están compuestos por partículas que no interaccionan entre si y su comportamiento cumple las leyes de los gases y las ecuaciones del estado.

Leyes de los Gases Ideales Modificada o Ecuación General de un GasLa ecuación de estado de los gases ideales expresa la relación que existe entre las magnitudes de temperatura, presión y volumen y describe el comportamiento de los gases en condiciones de baja presión y altas temperaturas.P xV=nx R xT

Ejercicio:1. ¿Cuántos moles de CO2 se obtiene a partir de la reacción de 1.35gr de bicarbonato

de sodio con cantidad suficiente de ácido clorhídrico (HCl)? ¿Cuál es el rendimiento de la reacción?

rendimiento= R obtenidoResperado

x 100

CO2

C= 12 x 1=12O=16 x 2=32 44gr/molNaHCO3

Na=23 x 1=23H = 1 x 1= 1C =12 x 1= 12O3=16 x 3=48 84gr/mol

NaHCO3 + HCl CO2 + NaCl + H2O nCO2= ?MNaHCO3=1.35gr

NaHCO3 CO2

84gr/mol 44gr/mol

1.35gr/mol X

X=0.71gr CO2

n=MCO2

PMCO2

n= 0.71gr44 gr /mol

=0.16mol

P= 0.90atmT=24.1°C=297.1°KV=775ml=0.775lt

P xV=nx R xT

n=P xVR xT

n=0.9atm x0.775< ¿0.082mol x° K

atm x<¿ x297.1 °K=0.029moles¿¿

Concentraciones

Una solución contiene soluto y solvente

Soluto menor proporción Solvente mayor proporción (siempre agua)

Físicas

Porcentaje peso/peso (% p/p)

% p/p ¿masade soluto (gr )

masade la solucion(gr )x100

Ejemplo:

Calcular el % p/p de una solución que contiene 125gr de hidróxido de sodio NaOH en 200 gr de agua

% p/p ¿125NaOH (gr )

125NaOH (gr )+200 (gr )H 2Ox100=38.46% p

pde NaOH

Porcentaje peso /volumen (% P/V)

% P/V ¿masade soluto(gr )volumende solucion

x100

Ejemplo:

Calcular el % p/v de una solucion de acidoclorhidrico que contiene 80gr de este acido en 180ml de solucion

%p/v¿80HCl(gr)180ml

x 100=44.4% pvde HCl

Porcentaje volumen/volumen (%v/v)

%v/v¿v de solutomlv soluciionml

x100

Ejemplo:

Calcular el %v/v de una solución que contiene 30ml NaCl en 80ml de agua

%v/v ¿30ml NaCl30ml+180ml

x100=27.27% v /v de NaCl

Partes por millón (p.p.m)

p.p.m¿ mgde solutokgde solucion

omgr soluto

¿desolucion

Ejemplo:

Calcular las p.p.m de una solución que contiene 30gr de ácido sulfúrico en 2kg de solución

p.p.m ¿30mgH2SO4

2kg=150 p . p .md eacido sulfurico

Químicas

Molaridad (M)

M¿ ndesolutov de soluciion

=

msoluto(gr )

PM soluto ( grmol

)

V solucion (¿)

Ejemplo:

Calcular la M de una solución de ácido nítrico que contiene 150gr de ácido nítrico disuelto en 2500ml de solución

M¿

150(gr )

63 ( grmol

)

2.5 (¿)=0.95mol/¿