1. Presentan un sabor amargo. 2. Son untuosas al tacto (se sienten resbala-

dizas). 3. Son buenos conductores de la electrici-

dad, al igual que los ácidos. 4. La gran mayoría son sólidos insolubles

en agua. 5. Producen cambio de color del tornasol,

de rojo a azul. 6. Reaccionan con los ácidos para formar

una sal más agua.

1. Presentan un sabor agrio 2. En su mayoría son corrosivos, produ-

ciendo quemaduras al contacto con la piel.

3. Son buenos conductores de la electrici-dad.

4. Producen un cambio de color en colo-rantes vegetales (por ejemplo, el coloran-te tornasol, que lo cambia de azul a rojo)

5. Reaccionan con ciertos metales activos, con la consecuente liberación de gas hidrógeno (H2).

6. Reaccionan con las bases para formar una sal más agua.

7. Reaccionan con los carbonatos y bicar-bonatos, produciendo efervescencia, de-bida a la liberación de dióxido de carbo-no (CO2).

Ácidos y Bases

Muchas frutas, entre ellas los cítricos, se caracterizan por la presencia de ácidos orgánicos en su composición química.

Las bases se emplean con frecuencia en la fabricación de jabones y detergentes.

Cuando se estudió la clasificación de la materia, se definieron los ácidos y las bases como un tipo de sustancias puras (compuestos, específicamente) con un cuadro de propiedades caracterís-ticas que permiten diferenciarlas de otros compuestos. Así mismo, en el estudio de la nomencla-tura de compuestos inorgánicos, se estudiaron los ácidos (binarios y ternarios) y los hidróxidos. El estudio de los ácidos y las bases en la química tiene un alcance muy extenso, pues dichos com-puestos participan en un sinfín de reacciones y procesos de gran importancia en muchas ramas de la ciencia. En el cuadro siguiente se presenta una comparativa de las principales características físicas, quí-micas y organolépticas generales de los ácidos y las bases.

Ácidos Bases

Recordemos: El proceso en el cual un ácido reacciona con una base o hidróxido para formar una sal y agua, se conoce como neutralización.

Definiciones de ácidos y bases A lo largo de los años, se ha propuestos diversas teorías para explicar el comportamiento químico que define a los ácidos y las bases. Cada una tiene sus ventajas y desventajas, y su aplicación práctica particular. Veremos las tres teorías más importantes.

Teoría de ionización de Arrhenius

A finales del siglo XIX, el químico sueco Svante Arrhenius formuló una definición para los ácidos y bases, que pre-tendía explicar la actividad química y la conductividad eléctrica de dichas sustancias. Según Arrhenius, se define:

Un ácido es aquella sustancia que, al encontrarse en solución acuosa, libera iones hidrógeno (H+). Una base es aquella sustancia que, al encontrarse en solución acuosa, libera iones oxhidrilo (OH-)

Según esto, las propiedades de los ácidos se deben a la presencia de los iones H+...

… y las de las bases a la presen-cia de los iones OH-.

En esta teoría, se afirma que estos iones provienen de la ionización de los ácidos y bases, también conocida como disociación iónica, que consiste en la separación de un compuesto en iones.

Ejemplos

⎯⎯⎯→H O2 -3 3

+HNO +NOH

⎯⎯⎯→H O2 + -KOH +OHK

Cuando un ácido es capaz de entregar sólo un protón en solución, se dice que el ácido es monoprótico. Si entrega dos, será diprótico, y si entrega tres, será triprótico. En general, cuando el ácido entrega más de un protón, se le denomina ácido poliprótico.

⎯⎯⎯→H O2 =2

+4 4H S H +SO2O

⎯⎯⎯→H O2 -33

+4 43HH PO +PO

Del mismo modo, cuando una base es capaz de entregar un solo ión oxhidrilo en solución, se dice que la base es monobásica. En general, si la base entrega más de un ión oxhidrilo, se denomina ba-se polibásica.

⎯⎯⎯→H O2 +2

2 Ca Ca(OH) + 2OH-

⎯⎯⎯→H O2 +33 Al Al(OH) + 3OH-

Al ión hidrógeno de los ácidos (H+) también se le denomi-na protón.

La teoría de ionización de Arrhenius permitió explicar muchos comportamientos observados en diversas sustancias de interés de la época… pero no de todas. Las fallas más relevantes que pre-sentó el concepto ácido-base de Arrhenius fueron las siguientes:

1 Se limitó a interpretar el comportamiento de los ácidos y las bases en soluciones acuosas, por lo que no lograba explicar aquellas soluciones que presentaban comportamientos áci-dos y básicos y cuyo disolvente no era el agua.

2 Asociaba las características de los ácidos y las bases a la presencia de los iones hidrógeno y oxhidrilo, respectivamente, en la estructura molecular de la sustancia que se disociaba. Por tanto, no daba cabida a ciertas sustancias que presentaban comportamientos ácidos y básicos y que, sin embargo, no presentaban estas especies iónicas en sus estructuras.

3 Afirmaba la existencia de los protones libres en la solución acuosa. En épocas posteriores se demostró que en solución acuosa, los iones provenientes de una ionización estaban hidratados (se rodeaban de moléculas de agua que las mantenían disueltas).

Algunas de estas “lagunas” en la teoría de Arrhenius fueron aclaradas, luego de la concepción for-mulada por los científicos Johannes Brönsted y Thomas Lowry, que se estudiará a continuación.

Teoría de Brönsted-Lowry

Esta teoría, de mayor fuerza y más general en su concep-ción, afirma que:

Un ácido es aquella sustancia que, al encontrarse en solución, es capaz de ceder protones (H+). Una base es aquella sustancia que, al encontrarse en solución, es capaz de aceptar protones (H+).

En sí, la teoría de Brönsted-Lowry afirma que el comporta-miento ácido-base de una sustancia se debe a un proceso de transferencia de protones. Así, entonces, deben existir una sustancia donadora de protones (que corresponde al ácido) y, necesariamente, otra sustancia aceptora de protones (que corresponde a la base). Es aquí en donde el solvente toma parte protagónica en el proceso, puesto que, junto con el soluto, forman el par de sustancias que sufren el intercambio protónico.

-2

+3HCl + H O O + ClH

Ejemplo

El ácido clorhídrico (HCl) al disolverse en agua, es capaz de ceder un protón al agua. A su vez, el agua, al aceptar dicho protón del ácido, se comporta como una base:

ácido base

Tome en cuenta que el protón que liberó el ácido no per-manece libre en la solución, sino que se une a la molécula de agua, formando una nueva especie, que se le denomina protón hidratado, o más comúnmente, ión hidronio (H3O+).

Ejemplo

El amoníaco (NH3) actúa como base al disolverse en agua: es capaz de aceptar un protón del agua. A su vez, el agua, al ceder dicho protón a la base, se com-porta como un ácido:

+43 2NH + H O HN + OH-

base ácido

En los dos ejemplos anteriores, se puede realizar la siguiente observación: el agua puede comportarse como base (primer ejemplo) o bien como ácido (segundo ejemplo), según la naturaleza del soluto. A las sustancias que, como el agua, pueden presentar este comportamiento variable, se les conoce como sus-tancias anfóteras.

Las reacciones ácido-base según Brösted-Lowry son reversibles, pues afirman que las especies generadas pueden revertir el intercambio protónico y generar las sustancias originales. Así, en el primer ejemplo, el ión hidronio (H3O+) que provino del H2O (base), podría ceder de nuevo el protón para reconvertirse a HCl, y se comportaría como un ácido. Y también el ión cloruro (Cl-) aceptaría entonces de nuevo el protón —comportándose como una base— y rege-neraría al ácido (HCl) del que provino. Esto permite llegar a una conclusión importante: cuando el ácido cede el protón, la especie que se forma es una base; y cuando la base acepta el protón, se transforma en un ácido. A estas especies que se forman luego del intercambio protónico, se les denomina especies conjugadas. De esto, se genera entonces el concepto del par ácido-base conjugado, que se representa en el siguiente diagrama:

⎯⎯⎯⎯⎯⎯→←⎯⎯⎯⎯⎯⎯+

+

cede H+3 acepta H 2H O H O

El ión H3O+ es la especie conjugada de H2O

⎯⎯ ⎯ ⎯ ⎯⎯→←⎯ ⎯ ⎯ ⎯⎯⎯+

+

acep ta H

ced e HC ll H C-

El ión Cl- es la especie conjugada de HCl

Base Ba

+ +

se

conj

Acido

ugada

Acido

conju

gado

Así pues, para los ejemplos vistos anteriormente tendremos los siguientes pares ácido-base conjugados:

-2

+3HCl + H O O + ClH +

43 2NH + H O HN + OH-ácido ácido ácido

conj. ácido conj.

base base base conj.

base conj.