REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACIÓN

CATEDRA: QUIMICA II SECCION: S “DIURNO”

REACCIONES ACIDO-BASE

Sayre Roman 24.809.571

MARACAIBO, ENERO DEL 2017

ACIDOS

Sus disoluciones acuosas tienen sabor ácido y son conductoras. Corroen el metal desprendiendo H2 y enrojecen el Tornasol azul; decoloran la Fenolftaleína, y se vuelven menos ácidos cuando se mezclan con las bases. Se neutralizan con las bases dando lugar a sales.

BASES

Sus disoluciones acuosas tienen sabor cáustico y tacto jabonoso, además de ser conductoras y resbaladizas. El tornasol vira al azul y enrojecen la Fenolftaleína Se vuelven menos básicas cuando se mezclan con ácidos neutralizándose y dando lugar a la formación de sales.

Aunque Boyle y otros trataron de explicar por qué los ácidos y las bases se comportan de tal manera, la primera definición razonable de los ácidos y las bases no sería propuesta hasta 200 años después. Los conocimientos modernos de los ácidos y las bases parten de 1834, cuando el físico inglés Michael Faraday descubrió que ácidos, bases y sales eran electrólitos por lo que, disueltos en agua se disocian en partículas con carga o iones que pueden conducir la corriente eléctrica.

ACIDOS Y BASES

Una reacción ácido-base o reacción de neutralización es una reacción química que ocurre entre un ácido y una base produciendo una sal y agua. La palabra "sal" describe cualquier compuesto iónico cuyo catión provenga de una base (Na+del NaOH) y cuyo anión provenga de un ácido (Cl- del HCl). Las reacciones de neutralización son generalmente exotérmicas, lo que significa que desprenden energía en forma de calor. Se les suele llamar de neutralización porque al reaccionar un ácido con una base, estos neutralizan sus propiedades mutuamente.

Existen varios conceptos que proporcionan definiciones alternativas para los mecanismos de reacción involucrados en estas reacciones, y su aplicación en problemas en disolución relacionados con ellas. La palabra Neutralización se puede interpretar como aniquilación o como eliminación, lo cuál no está muy lejano a la realidad. Cuando un ácido se mezcla con una base ambas especies reaccionan en diferentes grados que dependen en gran medida de las concentraciones y volúmenes del ácido y la base a modo ilustrativo se puede considerar la reacción de un ácido fuerte que se mezcla con una base débil, esta última será neutralizada completamente, mientras que permanecerá en disolución una porción del ácido fuerte, dependiendo de las moles que reaccionaron con la base.

REACCIONES ACIDO- BASE

ALTERNATIVAS QUE SURGEN DE LA MEZCLA ACIDO-BASE

Pueden considerarse 3 alternativas adicionales que surgen de la mezcla de un ácido con una base:

1. Se mezcla un ácido Fuerte con una base fuerte: Cuando esto sucede, la especie que quedará en disolución será la que esté en mayor cantidad respecto de la otra.

2. Se mezcla un ácido débil con una base fuerte: La disolución será básica, ya que será la base la que permanezca en la mezcla.

3. Se mezcla un ácido débil con una base débil: Si esto sucede, la acidez de una disolución dependerá de la constante de acidez del ácido débil y de las concentraciones tanto de la base como del ácido.

A pesar de las diferencias en las definiciones, su importancia se pone de manifiesto en los diferentes métodos de análisis, cuando se aplica a reacciones ácido-base de especies gaseosas o líquidas, o cuando el carácter ácido o básico puede ser algo menos evidente. El primero de estos conceptos científicos de ácidos y bases fue proporcionado por el químico francés Antoine Lavoisier, alrededor de 1776.

Teoría Ácido-Base según Svante Arrhenius

Arrhenius sugirió que los ácidos son compuestos que contienen hidrógeno y pueden disolverse en el agua para soltar iones de hidrógeno a la solución.

La primera definición moderna de ácidos y bases se debe al químico sueco Svante Arrhenius (1859 – 1927), quien a finales de 1800, propuso que el agua puede disolver muchos compuestos separándolos en sus iones individuales. De esta manera, logró dar la primera definición científica de los ácidos y bases:

Ácido: sustancia que en solución acuosa aumenta la concentración de iones de hidronio (H3O) o de iones hidrógeno (H).

Base: sustancia que aumenta la concentración de oxidrilo (OH-) cuando están en solución.

Ejemplo:

HNO3 + H2O —> H3O + NO3

Por lo tanto, concluimos que el ácido nítrico es un ácido, ya que los iones H+ liberados se asocian con las moléculas del agua formando iones hidronio (H3O):

H + H2O —> H3O

De una manera análoga, el hidróxido de sodio (NaOH) es una base, porque en solución reacciona así:

NaOH + H2O —> Na + OH

PRINCIPALES TEORIAS ACIDOS-BASES

Teoría ácido-base según Bronsted – Lowry

Un enfoque más amplio del tema fue dado por el químico danés Bronsted (1879-1956) y por el químico ingles Lowry (1874-1936), quienes define como:

• Ácido: sustancia capas de ceder un protón (p+) a otra sustancia.

• Base: como una sustancia capaz de aceptar un protón (p+) de un ácido

En otras palabras, un ácido es un dador de protones y una base es un aceptador de protones. Esta teoría si permite explicar el carácter básico del amoniaco cuando se encuentra en solución ya que el agua actúa como un ácido cediendo un protón ala mo9lecuala del amoniaco (NH3) que actúa como una base:

En general según Bronsted- Lowry, cualquier reacción ácido-base puede representarse de la manera siguiente:

Donde el ácido A y la base A representan un par conjugado y el ácido B y la base B representan otro par conjugado.

• Par ácido-base conjugado: es aquel cuyos elementos están relacionados entre sí por la transferencia de un protón. Es decir la unión de un acido y una base produce siempre un ácido nuevo y una base nueva.

Se dice que un ácido es fuerte cuando su base conjugada es débil, y por analogía, una base e4s fuerte cuando su ácido conjugado es débil. La sustancia que, como el agua, se comportan indistintamente como ácidos o como bases reciben el nombre de anfipróticas o anfóteras.

Teoría ácido- base según Lewis

G.N. Lewis expone su teoría ácido- base en 1923, aunque esta se difunde 15 años después. Esta teoría dice que los ácidos y las bases son:

Ácido: es cualquier especie química que puede aceptar un par de electrones (e-) provenientes de

una base

Base: es una sustancia que puede proporcionar un par electrónico.

Según esta teoría, toda reacción entre un ácido y una base forma un enlace covalente coordinado al donar un par de electrones y da como resultado un complejo ácido- base.

Teoría Ácido Base según Lux-Flood

Esta definición fue propuesta por el químico alemán Hermann Lux en 1939, mejorada posteriormente por Håkon

Flood alrededor de 1947 y ahora usada comúnmente en geoquímica y electroquímica modernas de sales fundidas en la

definición de Brönsted y Lowry se enfatiza el papel del protón como la especie fundamental en las reacciones ácido-base,

en la de Lux-Flood (inicialmente propuesta por aquél y desarrollada posteriormente por éste) se describe el comportamiento

ácido-base en términos de transferencia de ion óxido. Así, las bases son sustancias donadoras de óxido y los ácidos son

aceptores de óxido. Esta definición se puede aplicar a sistemas de óxidos fundidos a alta temperatura:

Generalmente, una base de Lux-Flood es un anhídrido básico (óxido metálico) y un ácido es un anhídrido ácido (anhídrido

tradicional).

ACIDOS Y BASES MAS COMUNES

Este tipo de reacciones son especialmente útiles como técnicas de análisis cuantitativo

en análisis volumétrico y se conocen como valoraciones ácido-base. En este caso se

puede usar una disolución indicadora para conocer el punto en el que se ha alcanzado

la neutralización completa. Algunos indicadores son la fenolftaleína (si las sustancias

reaccionantes son ácido clorhídrico e hidróxido de sodio), azul de safranina, el azul de

metileno, etc. Existen también métodos electroquímicos para lograr este propósito como

el uso de un pH-metro o la conductimetría

Reacción de neutralización entre una base fuerte y un ácido débil. El anión del ácido

sufre una hidrólisis produciéndose aniones hidróxido, por lo que el pH es > 7.

Reacción de neutralización entre una base débil y un ácido fuerte. El catión de la

base sufre una hidrólisis produciéndose cationes hidronio, por lo que el pH es < 7.

Reacción de neutralización entre una base débil y un ácido débil. El anión del ácido

sufre una hidrólisis al igual que el catión de la base, por lo que el pH es < 7 si es más

débil la base y es >7 si es más débil el ácido.

IMPORTANCIA DE LAS REACCIONES ACIDO-BASE

La diferencia principal es el pH, el pH es un indicador de la acidez de una sustancia. Está determinado por el número de iones libres de hidrógeno (H+) en una sustancia. La acidez es una de las propiedades más importantes del agua. El agua disuelve casi todos los iones. El pH sirve como un indicador que compara algunos de los iones más solubles en agua.

En los ácidos fuertes hay altas concentraciones de iones de hidrógeno y los ácidos débiles tienen concentraciones bajas. Al hallar pH se determina un valor numérico que expresa la concentración de iones de hidrógeno.

Su medida se describe mediante la fórmula pH = - log H+ o de manera similar pOH = - log OH- y; determinando si las soluciones son ácidas, básicas o neutras:

la solución es neutra si el número de protones es igual al número de iones hidroxilo.

la solución es básica si el número de iones hidroxilo es mayor.

la solución es ácida si el número de protones es mayor.

Diferencia entre acido y base

Cuadro comparativo

ÁCIDOS BASES

Sus disoluciones acuosas tienen sabor ácido y son conductoras.

Corroen el metal , desprendiendo H2

Enrojecen el Tornasol azul

Decoloran la Fenolftaleína

Se hacen menos ácidas cuando se mezclan con las bases.

Se neutralizan con las bases dando lugar a sales.

Sus disoluciones acuosas tienen sabor cáustico y tacto jabonos

Son conductoras y resbaladizas.

El tornasol vira al azul

enrojecen la Fenolftaleína

Se vuelven menos básicas cuando se mezclan con ácidos

Se neutralizan con ácidos y dando lugar a la formación de sales.

Los ácidos se clasifican de la siguiente manera:

- Los hidrácidos provienen de la reacción de un halógeno con el hidrógeno. Son

compuestos binarios cuya fórmula contiene sólo dos elementos: hidrógeno y un no

metal. Para nombrarlos, se usa la palabra ácido seguida de la raíz del no metal con

la terminación hídrico. Por ejemplo: HCl Ácido clorhídrico.

- Los oxiácidos provienen de la reacción de un anhídrido con el agua. Son

compuestos terciarios que incluyen, además del hidrógeno y el no metal, al oxígeno

en su composición. Para nombrarlos se escribe primero la palabra ácido seguida de

la raíz del no metal con los prefijos o sufijos hipo-oso, oso, ico y per-ico, que

señalan el estado de oxidación del no metal en el ácido. Por ejemplo: HBrO Ácido

hipobromoso.

Nomenclatura de los ácidos

A diferencia de los ácidos, para nombrar a las bases se escribe primero la

palabra hidróxido seguida del nombre del metal, escribiendo al final el número

de oxidación del catión que tiene en su fórmula (sistema IUPAC).

O sea, si un catión es monovalente (de una solo valencia) sólo formará un

hidróxido y no se le asignará ningún número en su terminación. Por ejemplo, el

NaOH se llama hidróxido de sodio, ya que el metal Na sólo tiene una valencia

(+1).

Si el metal es polivalente (tiene más de una valencia), al final del nombre se

pone, con número romano, la valencia con que actúa en ese compuesto el

metal. Por ejemplo, en el Fe(OH)2 como el fierro tiene 2 valencias y en este

caso actúa con +2, su nombre será hidróxido de hierro II.

NOMENCLATURA DE LAS BASES

Las reacciones de precipitación se caracterizan por la formación de un

compuesto no soluble, llamado precipitado, producido al mezclar dos

disoluciones diferentes, cada una de las cuales aportará un ion a dicho

precipitado. La reacción de precipitación se da cuando uno o más reactivos,

generan un producto insoluble.

La precipitación es un proceso en el cual se obtienen sustancias insolubles, o

muy poco solubles; ocurre cuando se mezclan dos disoluciones que al

reaccionar la concentración superar el producto de solubilidad

correspondiente.

Ejemplos:

Al combinar dos disoluciones: nitrato de plomo II y yoduro potásico. Ambas

sales son electrolitos fuertes, por lo que se encontraran totalmente disociadas

en sus iones. La reacción que se produzca entre ambos, será una reacción de

precipitación:

REACCIONES DE PRECIPITACIÓN

EL producto de solubilidad o producto iónico de un compuesto iónico es el producto de las concentraciones molares (de equilibrio ) de los iones constituyentes, cada una elevada a la potencia del coeficiente estequiométrico en la ecuación de equilibrio:

CmAn ↔ m Cn+ + n Am-

Donde C representa a un catión A a un anión y m y n son sus respectivos índices estequiométricos. Por tanto, atendiendo a su definición su producto de solubilidad se representa como:

Kps = [Cn+]m [Am-]n

El valor de Kps indica la solubilidad de un compuesto iónico, es decir, cuanto menor sea su valor menos soluble será el compuesto. También es fácilmente observable que si aumentamos la concentración de uno de los componentes o iones (por ejemplo, añadiendo una sustancia que al disociarse produce ese mismo ion) y alcanzamos de nuevo el equilibrio, la concentración del otro ion se verá disminuida (lo que se conoce como efecto ion común).

Hay dos formas de expresar la solubilidad de una sustancia: como solubilidad molar, número de moles de soluto en un litro de una disolución saturada (mol/L); y como solubilidad, número de gramos de soluto en un litro de una disolución saturada (g/L). Todo esto ha de calcularse teniendo en cuenta una temperatura que ha de permanecer constante y que suele ser la indicada en las condiciones estándar o de laboratorio (P=101 kPa, T=25ºC).

La constante del producto de solubilidad ayuda a prever si la reacción que se lleva a cabo entre dos compuestos en disolución dará lugar o no, a la precipitación de una sustancia que será muy poco soluble. Para lo cual se tiene en cuenta el producto de solubilidad Ks y el producto iónico Q.

Cuando el producto iónico de la sustancia tenga un mayor valor que la constante del producto de solubilidad, es porque se da lugar a una precipitación.

Q > Ks

De lo contrario pueden presentarse disoluciones saturadas cuando los dos valores se igualan.

PRODUCTO DE SOLUBOLIDAD

Los ácidos y las bases tienen multitud de aplicaciones en la vida diaria. En primer lugar en su aplicación en análisis cuantitativo: Se puede determinar la pureza de una muestra sólida o la concentración de una disolución de ácido o de base. Para ello, existe un procedimiento experimental llamado valoración volumétrica, que se basa en medir volúmenes de dos disoluciones, una de ácido y otra de base, de una de las cuales conoce la concentración para determinar la de la otra mediante una reacción de neutralización.

Sus aplicaciones en la industria básicamente son:

Con respecto a las bases:

En la obtención de celofán uno de los pasos es formar la álcali celulosa, para lo cual se utiliza el hidróxido de sodio.

En la obtención de los jabones de metales como aluminio, primero se saponifica el ácido orgánico con hidróxido de sodio y posteriormente se precipita la sal de aluminio con una sal soluble del metal. Este se usa para fabricar grasas lubricantes.

En la fabricación de esteres, para eliminar el ácido residual se utiliza carbonato de sodio, diluido en agua.

Con respecto a los ácido:

En la fabricación de baterías para automóvil se utiliza ácido sulfúrico diluido en agua.

En la fabricación de sales orgánicas de plomo utilizadas en la industria de estabilizadores térmicos para pvc, se utiliza ácido sulfúrico. Para el sulfato tribásico de plomo.

En la galvanoplastia para el recubrimiento de piezas con cobre, se utiliza ácido sulfúrico diluido en una solución saturada de sulfato de cobre.

Aplicaciones de las reacciones ácido-base