Teoría Ácidos y bases de Arrhenius

Características de ácidos y bases

Desde hace varios siglos, los ácidos y las bases adquirieron gran influencia en múltiples ambientes debido al enorme provecho que proporcionan a la medicina, bioquímica, nutrición, hematología, en el comercio, en la industria, en fin, los ácidos y las bases han sido, son y serán sustancias que forman parte de nuestra vida cotidiana. Por ello, el estudio de sus características, propiedades y reacciones son un gran recurso para entender determinado número de fenómenos.

  La palabra ácido (del latín acidus)  significa “agrio” y tiene una relación evidente con su sabor característico.

Propiedades de los ácidos:

-         Neutralizan los efectos de las bases formando sales

-         Cambian el papel tornasol azul a rojo

-         Tienen sabor agrio

-         Son corrosivos generalmente

-         Conducen la electricidad en solución acuosa (son electrolitos).

La palabra base (del griego basis) significa fundamento del compuesto salino, o sea, es la base para la formación de una sal. También llamada álcali (del árabe álcali) que significa ceniza que es de donde se obtenía.

Propiedades de las bases:

-  Tienen un sabor amargo característico de la lejía.

-  Al igual que los ácidos, en disolución acuosa conducen la electricidad (son electrolitos).

-  Colorean de azul el papel de tornasol rojo.

-  Reaccionan con los ácidos para formar una sal más agua.

-  Son untuosos al tacto (jabonosos).

-  Son corrosivas generalmente

-  Reaccionan con los ácidos para producir sales.

El químico sueco Svante August Arrhenius (1859 – 1927) se interesó pronto por el estudio de las soluciones y, en particular, por aquellos que M. Faraday llamó electrolitos indicando con ello que eran sustancias capaces de conducir la electricidad en una solución acuosa o al fundirse.

Arrhenius en su teoría indica que los electrolitos existen en el agua como partículas cargadas eléctricamente (iones) y aunque las propiedades de ácidos y bases ya eran

conocidas anteriormente y estaban determinadas de forma general, Arrhenius fue el primer científico en demostrar la naturaleza fundamental de ácidos y bases.

A partir de sus experimentos con electrolitos, logró postular su teoría indicando:

-  Los ácidos producen iones hidrógeno (H⁺) en solución acuosa.

-  Las bases en iguales condiciones producen iones hidroxilo u oxhidrilo (OH^-).   

                

                          Ejemplo de ácidos

                          Ejemplo de bases

Usos frecuentes:

Así el ácido sulfúrico (H₂SO₄) se utiliza en los acumuladores de autos, el ácido muriático (HCl "reciclado") se utiliza para quitar el sarro de los baños y otros lugares, el ácido acético (CH₃ – COOH) es el ingrediente del vinagre para ensaladas, el ácido carbónico (H₂CO₃) es el componente de las bebidas gaseosas. Todos ellos son sustancias capaces de producir iones hidrógeno en solución acuosa, por ello se les considera como ácidos de Arrhenius.

 

Aún y cuando éstos cuatro ácidos presentan enlace covalente, (que es el enlace químico que se forma cuando se comparten uno o más pares de electrones); la producción de iones hidrógeno y iones oxhidrilo se debe la presencia del agua, que es una sustancia polar.

La diferencia en la fuerza de los ácidos se puede cuantificar mediante la medida de la conductividad eléctrica de sus respectivas disoluciones acuosas; cuanto más fuerte es un ácido mejor conduce la electricidad.

En los ácidos fuertes la reacción química estaría desplazada hacia los productos (a la derecha de la flecha de reacción) de modo que abundarían más los iones H⁺(aq).

Por el contrario, en los ácidos débiles el grado de disociación es muy pequeño, es decir, sólo una mínima fracción de sustancia estaría disuelta en forma de iones H⁺, y el equilibrio  de la reacción se encuentra desplazado hacia los reactivos (la izquierda de la flecha de reacción).

Las bases fuertes, como el hidróxido de sodio (NaOH) o el hidróxido de potasio (KOH), son agresivas o cáusticas con los tejidos blandos animales, como las mucosas; de ahí que el NaOH se denomine usualmente sosa cáustica y el KOH potasa cáustica. Sus soluciones acuosas reciben el nombre de lejías.

Reacciones de Neurtalización:

La reacción mediante la cual una base neutraliza las propiedades de un ácido recibe el nombre de neutralización y se ajusta, en términos generales, a una ecuación química del tipo:

ácido + base    ----->    sal + agua

De acuerdo con la teoría de Arrhenius, la neutralización se reduce a una reacción entre los iones H⁺ y OH^- característicos respectivamente de ácidos y bases para dar agua:

 

Aún cuando la teoría de Arrhenius tiene esa validez restringida, característica de las primeras aproximaciones, constituyó, un adelanto importante en la explicación de los procesos químicos. Además a pesar de sus limitaciones, se sigue utilizando por su sencillez en aquellas circunstancias en las que la facilidad de comprensión pesa más que el estricto rigor científico.

Las reacciones de neutralización tienen muchas aplicaciones. Una de las más conocidas es el remedio cotidiano para aliviar el exceso de acidez estomacal.

El estómago, para ejercer la función de digerir alimentos produce ácido clorhídrico y si la mucosa estomacal se encuentra en buen estado, no existen molestias de ningún tipo pero cuando los hábitos alimenticios de la persona incluyen demasiados condimentos, grasas, picantes o bien un alto nivel de estrés cotidiano, es frecuente que presente los síntomas del mal conocido como “agruras” acompañado de dolor abdominal.

El remedio comercial se vende en pastillas o polvos alcalinos que se disuelven en agua, neutralizan rápidamente en exceso de acidez y los síntomas desaparecen en gran medida. 

Limitaciones de las definiciones de Arrhenius:

Las definiciones de ácido y base dadas por Arrhenius tropiezan con algunas dificultades. En primer lugar, el ion H⁺ en disolución acuosa no puede permanecer aislado; dado el carácter dipolar de la molécula de agua, el ion H⁺ se unirá, por lo menos, a una de ellas formando el ion hidronio H₃O⁺ según la reacción:

En conclusión:

La teoría de Arrhenius se limita a:

1.) Clasificar los ácidos como especies químicas que contienen iones hidrógeno (H⁺) y bases, como especies químicas que contienen iones hidroxilo (OH^-).

2.) Solo se refiere a dilusiones acuosas y se han encontrado reacciones ácido-base que se también se verifican en ausencia de agua.

3.) Siempre que reacciona un ácido con una base en cantidades correctas, se produce una sal y agua. A esto se le denomina neutralización.

Las definiciones de Arrhenius son útiles en la actualidad, siempre y cuando se trate de soluciones acuosas.