Concepto de pH y expresión matemática
Para expresar el estado de acidez o basicidad de
una solución se emplea el concepto de pH, es decir, la acidez o alcalinidad de una solución están
determinadas por la concentración de H+.
En 1909, el danés Sören Sörensen propuso una
alternativa para expresar la concentración de H+. Sörensen sugirió que en lugar
de usar números en forma decimal o exponencial, se empleara una trasformación
logarítmica de la concentración molar de protones
Asi pues,
tenemos que:
pH + pOH=
14
Y según
sea un medio u otro la acidez será:
- Medio neutro : pH=7 y pOH= 7
- Medio ácido: pH<7
y pOH>7
- Medio básico: pH>7 y
pOH<7
Definiciones
de ácidos y bases
El término ácido proviene del latín acidus que
significa “agrio”, y se refiere al sabor característico de estos compuestos;
además del sabor, los ácidos en general son substancias que provocan vire del
tornasol azul a rojo, reaccionan con los metales liberando Hidrógeno, al tacto
tiene sensación acuosa, y pierden estas propiedades cuando reaccionan con
bases.
Las bases
también se denominan álcalis, nombre que proviene del griego alqili y que
significa “ceniza”, porque estas eran la fuente de donde se obtenían los
álcalis. Sus propiedades características incluyen un sabor amargo, viran el
color del tornasol de rojo a azul, al tacto son resbalosas o jabonosas, y
reaccionan con los metales formando hidróxidos, frecuentemente insolubles.
Arrhenius
La primera sistematización de los conceptos de
ácido y base fue elaborada por el sueco Svante Arrhenius, quien en 1897 definió
un ácido como una sustancia que en solución libera iones hidrógeno o protones
(H+) i y una base como una sustancia que en solución libera iones hidroxilo
(OH¯).
Acidos y bases de Bronsted y Lowry
En 1923 Johannes Nicolaus Brönsted, en Dinamarca y
Thomas Martin Lowry, en Inglaterra, cada uno en forma independiente y casi
simultáneamente, propusieron explicaciones del comportamiento ácido y base.
Según
Brönsted y Lowry, un ácido es una sustancia capaz de ceder H+ . Mientras que
una base es una sustancia capaz de aceptar H+. Este comportamiento simétrico,
implica que para que una sustancia pueda actuar como ácido, cediendo H+, debe
existir en el medio en que se encuentra otra que sea capaz de comportarse como
base, aceptándolos; o sea una sustancia sólo puede actuar como ácido, en
presencia de otra sustancia que pueda actuar como base, y viceversa. Al aplicar
esta definición, resulta que el responsable del comportamiento básico de los
hidróxidos minerales es el grupo OH¯, porque es el grupo que tiene la capacidad
de aceptar protones. Por último, permite explicar el comportamiento básico de
sustancias, que no poseen grupos OH¯, como las aminas, que son básicas porque el
Nitrógeno tienen un par de electrones no compartido que puede usar para aceptar
un H+
Según estos conceptos, el agua tiene propiedades
de ácido y base, porque puede ceder o aceptar protones, como se muestra en las
reacciones siguientes:
1.-
HCl + H2O H3O+ + Cl¯
2.-
NH3 + H2O NH4 + + HO¯
3.-
H2O + H2O H3O+ + HO¯
La Teoría de Brönsted y Lowry, funciona bien para
solventes que como el agua, pueden intercambiar protones, pero no sirve cuando
se trabaja en solventes orgánicos que no lo hacen, esta omisión se corrige en
la definición de Lewis.
Modelo de ácidos y bases de Lewis
En 1923, el norteamericano Gilbert Newton Lewis
comenzó a desarrollar las definiciones más amplias de ácido y base. Según Lewis
un ácido es un átomo o molécula capaz de aceptar un par de electrones. Mientras
que una base es un átomo o molécula con un par de electrones no ocupados en
enlace, que puede donar. Según estas definiciones, el comportamiento de los
ácidos clásicos se debe al H+ formado en la disociación, que puede aceptar un
par de electrones. Si tomamos como base la definición de Lewis, el agua tiene
capacidad de actuar como base, donando uno de los pares de electrones no
compartidos del Oxígeno, pero no tiene carácter ácido, porque no puede aceptar pares
de electrones.
El
producto de la reacción ácido-base de Lewis es una nueva molécula en la cual el
par de electrones de la base de Lewis forma un enlace covalente de dos
electrones con el ácido de Lewis.
Al igual que otros electrolitos, los ácidos y
bases también pueden ser fuertes o débiles. Un ácido fuerte (AH) es aquel que
cede H+ con facilidad y en solución acuosa está totalmente disociado
. AH A¯ + H+
Un ácido débil (aH) cede sus H+ con dificultad y
se disocia poco en solución acuosa.
aH a¯ + H+
Una base fuerte (B) es aquella que acepta los H+
con facilidad, y en presencia de una cantidad suficiente de H+ está
completamente protonada.
B + H+ BH+
Una base débil (b) acepta con dificultad los H+ y
sólo está protonada parcialmente.
b + H+ bH+
El grado de disociación de un ácido o una base es
modificado por la acidez de la solución en que se encuentra. Una sustancia
puede actuar como ácido cuando la acidez del medio es baja y comportarse como
base esta aumenta.
Podrá consultar la presentación ppt de este tema en:
Buena información compañeros, me sirvió para mi tarea del trimestre de energía y consumo XD.
ResponderEliminar