Importancia de los Ácidos y bases en la vida cotidiana y en la industria. Propiedades y representación de los ácidos y las bases.

Aprendizajes Esperados>  Identifica ácidos y bases en materiales de uso cotidiano.

Identifica la formación de nuevas sustancias en reacciones ácido-base sencillas.

Explica las propiedades de los ácidos y las bases de acuerdo con el modelo de Arrhenius.

¿Qué son los ácidos y las bases?

Los ácidos y las bases son sustancias que existen en la naturaleza y que se distinguen por su nivel de pH, es decir, por su grado de acidez o alcalinidad. Ambos, sin embargo, suelen ser sustancias corrosivas, a menudo tóxicas, que sin embargo poseen numerosas aplicaciones industriales y humanas.

Un ácido es aquella sustancia química capaz de ceder protones (H⁺) a otra sustancia química. Una base es aquella sustancia química capaz de captar protones (H⁺) de otra sustancia química.

Ácidos. Sustancias con pH de 0 a 6.

Neutros. Sustancia con pH 7 (el agua).

 Bases / alcalinos. Sustancias con pH de 8 a 14
Tanto ácidos como bases pueden existir como líquidos, sólidos o gases. Por otro lado, pueden existir como sustancias puras o diluidas, conservando muchas de sus propiedades.

Ácidos

• Presentan un sabor agrio (por ejemplo: ácido presente en diversos frutos cítricos).
• 
  Son altamente corrosivos, pueden generar quemaduras químicas en la piel o daños respiratorios si se inhalan sus gases.
• Son buenos conductores de la electricidad en disoluciones acuosas.
• Reaccionan con metales produciendo sales e hidrógeno.
• Reaccionan con óxidos metálicos para formar sal y agua.

Bases

• Presentan un sabor amargo característico.
• Son buenos conductores de la electricidad en disoluciones acuosas.
• Son irritantes de la piel: disuelven la grasa cutánea y pueden destruir por su efecto cáustico la materia orgánica. Su respiración también es peligrosa.
• Poseen tacto jabonoso.
• Son solubles en agua.

La presencia de los ácidos y las bases en nuestra vida diaria es abundante. Por ejemplo, en el interior de las baterías de nuestros aparatos electrónicos suele haber ácido sulfúrico. Por eso, cuando se estropean y se vierte su contenido dentro del aparato, reaccionan con el metal de los electrodos y crean una sal blancuzca.

También hay ácidos suaves que manejamos a diario, como el ácido acético (vinagre), el ácido acetilsalicílico (aspirina), el ácido ascórbico (vitamina C), el ácido carbónico (presente en gaseosas carbonatadas), el ácido cítrico (presente en las frutas cítricas), o el ácido clorhídrico (el jugo gástrico que nuestro estómago segrega para disolver la comida).

En cuanto a las bases, el bicarbonato de sodio es empleado para hornear, como desodorante y en diversos remedios contra la acidez estomacal. Otras bases de uso común son el carbonato de sodio (detergente), hipoclorito de sodio (cloro para limpiar), hidróxido de magnesio (laxante) y el hidróxido de calcio (la cal de construcción).

Indicadores de ácidos y bases

La forma de distinguir entre un compuesto ácido y uno básico es midiendo su valor de pH. En la actualidad existen numerosos métodos para medir el pH de una sustancia.

• Usando indicadores ácido-base. Los indicadores son compuestos que cambian de color al cambiar el pH de la disolución en que se encuentren. Por ejemplo, la fenolftaleína es un líquido que toma color rosa si es añadido a una base y se torna incoloro si es añadido a un ácido. Otro ejemplo es el papel tornasol, que se sumerge en una disolución y si se torna rojo o anaranjado será una sustancia ácida y si se torna de un color oscuro será una solución básica.
• Usando un potenciómetro o pH-metro. Existen equipos electrónicos que nos dan directamente el valor de pH de una solución.

Reacción de neutralización

La reacción de neutralización o (reacción ácido-base) es una reacción química que ocurre cuando se mezclan estos dos tipos de compuestos, obteniendo a cambio una sal y cierta cantidad de agua. Estas reacciones suelen ser exotérmicas (generan calor) y su nombre proviene del hecho de que las propiedades de ácido y de base se anulan.

Para clasificar las reacciones de neutralización, es importante conocer los tipos de ácidos y bases.

• Ácido fuerte. Es un ácido que cuando está en solución acuosa se ioniza completamente, es decir, se transforma completamente en los iones que componen su molécula. Por ejemplo: HCl_(ac), HBr_(ac), H₂SO_4(ac).
• Base fuerte. Es una base que cuando está en solución acuosa se ioniza completamente, es decir, se transforma completamente en los iones que componen su molécula. Por ejemplo: NaOH_(ac), LiOH_(ac), KOH_(ac).
• Ácido débil. Es un ácido que cuando está en solución acuosa se ioniza parcialmente, es decir, no se transforma completamente en los iones que componen su molécula. Por tanto, la concentración de iones en solución de este tipo de ácido es menor que en uno fuerte. Por ejemplo: el ácido cítrico, el ácido carbónico (H₂CO₃)
• Base débil. Es una base que cuando está en solución acuosa se ioniza parcialmente. Es decir, NO se transforma completamente en los iones que componen su molécula. Por tanto, la concentración de iones en solución de este tipo de base es menor que en una fuerte. Por ejemplo: amoníaco (NH₃), hidróxido de amonio (NH₄OH)

Las reacciones de neutralización pueden darse de cuatro formas, dependiendo de las propiedades de sus reactivos:

• Un ácido fuerte y una base fuerte. El reactivo más abundante quedará en disolución respecto del otro. El pH de la disolución resultante dependerá de cuál reactivo esté en mayor proporción.
                                        
• Un ácido débil y una base fuerte. Se obtendrá una disolución de pH básico, la base permanecerá en la disolución.
                            
• Un ácido fuerte y una base débil. Se neutraliza el ácido y permanecerá una proporción ácida en disolución, dependiendo del grado de concentración del ácido. El pH de la disolución resultante es ácido.
                                                   
• Un ácido débil y una base débil. El resultado será ácido o básico dependiendo de las concentraciones de sus reactivos.

Ejemplos de ácidos y bases

Ácidos

• Ácido clorhídrico (HCl)
• Ácido sulfúrico (H₂SO₄)
• Ácido nítrico (HNO₃)
• Ácido perclórico (HClO₄)
• Ácido fórmico (CH₂O₂)
• Ácido brómico (HBrO₃)
• Ácido bórico (H₃BO₃)
• Ácido acético (C₂H₄O₂₎
• Ácido hipocloroso HClO
• Ácido benzoico C6H5-COOH
• Ácido propanoico C3H6O2
• Ácido fórmico CH2O2
• Ácido perclórico HClO4
• Ácido brómico HBrO3
• Ácido clorosulfúrico HSO3Cl
• Ácido clorosulfónico ClHO3S/SO2(OH)Cl
• Ácido clorosulfuroso
• Ácido crómico H2CrO4
• Ácido fluorhídrico HCl
• Acido fosforoso H3PO4
• Ácido hidrazoico HN3
• Acido nitroso HNO2
• Ácido perclórico HClO4
• Ácido sulfuroso H2SO3
• Ácido yodhídrico HI
• Ácido hipofosforoso H3PO2
• Ácido pirofosfórico H4P2O7
• Ácido estanoso H2Sn02

Bases

• Soda cáustica (NaOH)
• Hidróxido de calcio (Ca(OH)₂)
• Amoníaco (NH₃)
• Bicarbonato de sodio (NaHCO₃)
• Hidróxido de potasio (KOH)
• Hipoclorito de sodio (NaClO)
• Fluoruro de calcio (CaF₂)
• Hidróxido de bario (Ba[OH]₂)
• Hidróxido de hierro (III) (Fe[OH]₃)
• Hidroxido de amonio NH4(OH)
• Hidróxido de calcio Ca(OH)2
• Hidroxido de litio Li(OH)
• Hidróxido de estroncio Sr(OH)2
• Hidróxido de aluminio Al(OH)3
• Hidróxido ferroso Fe (OH)2
• Hidróxido férrico Fe (OH)3
• Hidróxido de rubidio RbOH
• Hidróxido de cesio CsOH
• Hidróxido de Bario Ba(OH)2

Aplicaciones de los ácidos y las bases

Las bases pueden utilizarse para la limpieza, como el jabón, por ejemplo.

Tanto bases como ácidos tienen numerosas aplicaciones industriales:

Ácidos. Sus propiedades corrosivas son usadas para eliminar la herrumbre y otras impurezas de las sustancias industriales (como los metales). Además, se utilizan en reacciones químicas que permiten la obtención de electricidad (como en el caso de las baterías). Además, forman parte de fertilizantes y son a menudo empleados como catalizadores en reacciones químicas controladas, para obtener productos específicos en laboratorio.

Bases. Se emplean a menudo como desecantes o productos para combatir la humedad ambiental, así como sustancias de limpieza y desinfección, tales como el jabón, el cloro de las piscinas, incluso el amoníaco. También se producen como fármacos para contrarrestar la acidez, como el bicarbonato de sodio, o purgantes como la leche de magnesia.

Nomenclatura de los ácidos.

Oxácidos. Son ácidos que contienen oxígeno, un no metal e hidrógeno. Para nombrarlos, se utilizan prefijos y sufijos que dependen de la cantidad de números de oxidación que tenga el no metal. Por ejemplo:

• Si el no metal tiene cuatro números de oxidación:
• Para el menor número de oxidación. Se escribe la palabra ‘ácido’ seguida del prefijo ‘hipo-’ de la palabra que se refiere al no metal, seguida del sufijo ‘-oso’. Por ejemplo: ácido hipocloroso (HClO), el cloro tiene número de oxidación 1+.
• Para el número de oxidación siguiente. Se escribe la palabra ‘ácido’ seguida de la palabra que se refiere al no metal, seguida del sufijo ‘-oso’. Por ejemplo: ácido cloroso (HClO₂), el cloro tiene número de oxidación 3+.
• Para el número de oxidación que le sigue. Se escribe la palabra ‘ácido’ seguida de la palabra que se refiere al no metal, seguida del sufijo ‘-ico’. Por ejemplo: ácido clórico (HClO₃), el cloro tiene número de oxidación 5+.
• Para el mayor número de oxidación. Se escribe la palabra ‘ácido’ seguida del prefijo ‘per-’ de la palabra que se refiere al no metal, seguida del sufijo ‘-ico’. Por ejemplo: ácido perclórico (HClO₄), el cloro tiene número de oxidación 7+.
• Si el no metal tiene dos estados de oxidación:
• Para el menor número de oxidación. Se escribe la palabra ‘ácido’ seguida de la palabra que se refiere al no metal, seguida del sufijo ‘-oso’. Por ejemplo: ácido sulfuroso (H₂SO₃), el azufre tiene número de oxidación 4+.
• Para el mayor número de oxidación. Se escribe la palabra ‘ácido’ seguida de la palabra que refiere al no metal, seguida del sufijo ‘-ico’. Por ejemplo: ácido sulfúrico (H₂SO₄), el azufre tiene número de oxidación 6+.

Ácidos binarios o hidrácidos. Son ácidos compuestos por hidrógeno y un halógeno (F, Cl, Br, I) o un elemento del grupo VI A de la Tabla Periódica que sea distinto del oxígeno (S, Se, Te). Se nombran poniendo la palabra ‘ácido’ seguida de la palabra que se refiere al nombre del no metal, seguida del sufijo ‘-hídrico’. Se debe poner el subíndice (ac) en su fórmula, que significa que están en solución acuosa. Por ejemplo: ácido clorhídrico (HCl_(ac)), ácido bromhídrico (HBr_(ac)) y ácido sulfhídrico (H₂S_(ac)).

Nomenclatura de las bases

La mayoría de las bases suelen llamarse hidróxidos, haciendo alusión al grupo funcional hidroxilo (OH^-) que estos compuestos presentan. Se nombran escribiendo la frase ‘hidróxido de’ seguida del nombre del metal, seguido del número de oxidación del metal en números romanos y entre paréntesis (en caso de que tenga más de un número de oxidación). Por ejemplo: hidróxido de sodio (NaOH), hidróxido de magnesio (Mg(OH)₂), hidróxido de hierro (II) (Fe(OH)₂) e hidróxido de hierro (III) (Fe(OH)₃).

ejemplos de ácidos:

1. Ácido Nítrico HNO₃.- el ácido nítrico es un compuesto líquido que se obtiene de la mezcla de peróxido de nitrógeno y agua, es una sustancia altamente corrosiva y tóxica.
2. Ácido Clorhídrico HCl.- el ácido clorhídrico (también llamado ácido muriático), es una disolución líquida del gas cloruro de hidrógeno, es un ácido corrosivo, este ácido se utiliza industrialmente, y también es el ácido que se encuentra en el sistema digestivo, siendo por medio de su acción corrosiva que se degradan mejor los alimentos.
3. Ácido Fosfórico H3PO3.-El ácido fosfórico (también denominado ácido orto fosfórico), es un oxácido que cumple funciones biológicas en los organismos, se le puede obtener a partir del anhídrido carbónico.
4. Ácido Cítrico C6H8O7.-Es el ácido que podemos encontrar en frutas como las naranjas, limones, toronjas, limas y demás, es comestible y tienen un sabor amargo.
5. Ácido Sulfúrico H2SO4.- El ácido sulfúrico es un ácido muy corrosivo, que es utilizado en la industria en varias aplicaciones, se utiliza en la industria química para sintetizar otros ácidos, en la industria de refinación de metales, e incluso en la creación de fertilizantes.
6. Ácido Bórico H3BO3.-el ácido bórico o ácido trixobórico, es usado como precursor de varios compuestos químicos, en la conservación de alimentos e inclusive como antiséptico.
7. Ácido Acetil Salicílico C8H6O4.-El ácido acetilsalicílico (aspirina), es un ácido que es ampliamente utilizado como fármaco que gracias a las propiedades que posee, como aliviar el dolor, y bajar la temperatura corporal en los casos de fiebre, por lo que su uso está muy difundido.
8. Ácido Acético C2H4O2.-Es un ácido que podemos encontrar en sustancias como el vinagre, su sabor es agrio.
9. Ácido Láctico C3H6O3.- Es un ácido orgánico que podemos encontrar en sustancias como la leche, también es producido por los músculos al hacer esfuerzos grandes al ir metabolizando los carbohidratos, produciéndose este acido durante el proceso orgánico.
10. Ácido ascórbico– el ácido ascórbico o vitamina C, es un ácido que se presenta en forma de cristales que pueden disolverse en agua, este posee un sabor amargo.

 

ejemplos de bases

1. – Es un compuesto químico perteneciente al grupo de las bases o álcalis que es producido por varios tipos de plantas, como por ejemplo los chiles y otras variedades de pimientos, poseen un sabor picante y producen sensación de ardor cuando entran en contacto con las mucosas oculares o nasofaríngeas. 

2. Hidróxido de sodio NaOH.- el hidróxido de sodio o sosa caustica es una base altamente corrosiva, que se utiliza en la industria en la elaboración de textiles, detergentes, papel, y otros materiales, así como para destapar drenajes en el ámbito casero, gracias a que esta sustancia disuelve con facilidad varias sustancias de origen orgánico, como la mayor parte de los desechos que transportan las tuberías de desagüe.

3. Hidróxido de Potasio KOH.- El hidróxido de potasio o potasa cáustica es un compuesto de origen inorgánico que tiene varios usos industriales, pertenece al igual que la sosa cáustica, al grupo de bases fuertes.

4. Amoniaco NH_– Es un compuesto químico que suele formarse de manera natural, posee un olor fuerte y desagradable, suele presentarse en forma gaseosa pero se disuelve fácilmente en agua.

5. Bicarbonato de sodio NaHCO₃.- Es un compuesto que toma la forma de cristales de color blanco y que son solubles en el agua, posee un ligero sabor alcalino levemente salado, se encuentra naturalmente en forma de mineral y también se produce artificialmente.

6. Carbonato cálcico CaCO3.- Se encuentra en la naturaleza en forma de rocas, procedentes en la mayoría de formaciones pétreas de origen animal (conchas de animales extintos).

7. Hpoclorito de sodio NaCIO.- El hipoclorito de sodio o lejía (cloro), es una base fuerte que se utiliza con frecuencia como producto de limpieza, como blanqueador y desinfectante.

8. Hidróxido de magnesio Mg(OH)2.- El hidróxido de magnesio o Leche de magnesia, se le utiliza frecuentemente como laxante y anti ácido estomacal.

9. Hidróxido de Cromo Cr(OH3).- El hidróxido de cromo es un polvo de coloración azul- verde (o partículas negruzcas), que suele usarse como pigmento.

10. Hidruro de Sodio HNa.- Es una base fuerte que se utiliza en la industria química para desprotonizar, algunos ácidos débiles, y en la preparación de varios compuestos químicos como las cetonas.