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Conceptos ácido-base
Definición de Arrehenius
Toda sustancia que cede H+ es ácida
Toda sustancia que cede OH- es básica
Definición de Bronsted-Lowery
En 1923 estos dos investigadores sugireron que ácidos son donadores de protones y bases aceptores de protones
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2H2O H3O+ + OH-
Disolvente ácido base
NH4+ + S= NH3 + HS-
Acido 1 base 2 base1 ácido 2
Sistemas conjugados
Esta definición se aplica a todos los disolventes protonados
Definición de Lux y Flood
Desarrollada para la química de materiales sólidos.
Base es un donador de óxidos
Ácido un aceptor de óxidos
CaO + SiO2 CaSiO3
Base ácido
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Definición de Lewis
En 1923 Lewis propuso que
Ácido es un aceptor de un par de electrones
Base es un donador de un par de electrones
Se forman aductos
R3N + BF3 R3N BF3
Base acido sal
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Definición con base en el sistema disolvente
Ácido es una especie que incrementa la concentración del catión característico del disolvente
Base es la especie que incrementa la concentración característica del anión del disolvente
Disolvente H2O
Catión característico H2O+
Anión característico OH-
H2O + HClO4 H3O+ + ClO4-
NH3 + HClO4 NH4+ + ClO4
-
Permite tratar cualquier disolvente en forma análoga al agua.
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Un concepto general de acidez y basicidad
Ácido es un carácter positivo de una especie química que decrece durante una reacción
Base es un carácter negativo de una especie química que decrece durante una reacción
Los óxidos de metales son básicos (enlace ionico)
Los óxidos de no metales son ácidos (enlace covalente)
Los metales muy polarizantes que imparten carácter covalente a los compuestos ionicos son ánfoteros
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Al3+
3+
Soluciónácida
3-
Al3+
H
2+
Al3+
H 1+
Al3+
H
0
Soluciónneutra
(insoluble)Al3+
H
1-
Soluciónbásica
Al3+
H
2-
Al3+
H
Hidrógeno
Oxígeno
Al(OH)63 -Al(H2O)(OH)5
2 -Al(H2O)2 (OH)4 1 -
Al(H2O)3 (OH)3
Al(H2O)4 (OH)2 1+Al(H2O)5 (OH)2+
Al(H2O)6 3+
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O 2 - Na+Na+
HHO
H
HO
Na+ 2 -
Na+
ion óxido
ion sodio
HO
Na+
Na+
Na+
Na+
Na+
HO
HO
HO
HO
Na+
Na+
HO
O H
H
OHH
H+
ionhidróxido
2 -
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PCl3 + 6H2O P(OH)3 + 3H3O+ + 3Cl-
La basicidad de las aminas
Amoniaco es básico
Trifluoruro de nitrógeno no es básico
N
HH
H
N
FF
F
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N
HH
H
N
CH3CH3
CH3
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Acidez de los óxi-ácidos
Cl
OO
O
O H
Cl
OO
O H
Cl
O
O H
Cl
O H
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Cl
OO
O
O H
Mn
OO
O
O H
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C
H
H
H
C O H
O
C
Cl
Cl
Cl
C O H
O
pKa= 8.0 – 9.0 m + 4.0 n
m= carga formal de X, n = b-aHaXOb
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Efectos estéricos sobre la acidez o basicidad
N
S
S
S
N
SS
S
N
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No hay una medida universalmente satisfactoria para medir la fuerza de ácidos y bases que sea aplicable a cualquier sistema
En disolventes protónicos como el agua, se pueden utilizar las constantes de ionización, pero pero los efectos de la solvatación pueden sesgar los resultados.
También se puede utilizar las pKa pero no sirve para medir ácidos muy fuertes.
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Medida de la fuerza ácido-base
Afinidad protónica
B + H+ (g) BH+ (g)
Se obtiene utilizando espectroscopia de resonancia de ion ciclotrón, que mide la competencia de 2 bases por un protón en fase gaseosa, evitando los efectos de solvatación
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Drago y Wayland han propuesto dos prarametros para expresar la fuerza de ácidos y bases:
-H= EaEb +CaCb, donde H es la entalpia de formación del aducto de Lewis. EaEb son parámetros característicos del ácido y CaCb de la base
Acidos suaves y duros
En la química de coordinación se observaron ciertas tendencias en la estabiliad de los complejos metálicos. Uno de las correlaciones fue la serie de estabilidad de Irvin-Williams. Para un ligante dado la estabilidad de los complejos con metales es como sigue:
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Ba2+ < Sr 2+ <Ca2+<Mg2+<Mn2+<Fe2+< Co2+<Ni2+<Cu2+>Zn2+
Esta tendencia se debe enparte a que decrece el tamaño y en parte a los efectos de campo ligante
Otras observaciones señalan que ciertos ligantes prefieren a al Al 3+, o Ti 4+ mientras que otros a Ag+, Hg2+ y Pt2+
De acurdo a las preferencias se clasificaron en dos grupos
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Tendiencia a formar complejos con metales clase a
N >>P>As>Sb
O>>S>Se>Te
F>Cl>Br>I
Tendencia a formar complejos con metales tipo b
N<<P>As>Sb
O<<S<SeTe
F<Cl<Br<I
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Por ejemplo, las fosfinas y tioeteres tienen mayor tendencia a coordinarse con Hg2+, Pt 2+
Mientras que el F, agua y aminas prefieren al Be2+, Ti4+
Pearson sugirió los terminos duro y suave para describir a los metales de las clases a y b respectivamente.
Esto es un ácido duro es un metal del grupo a y una base dura es cualquier anión que le gusten los metales tipo a
Generalizando:
Ácidos duraos prefieren bases duras y ácidos blandos prefieren bases blandas
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No polarizante con no polarizable
Intereacción tipo ion-ion
Polarizante con polarizable
Interacción con carácter covalente.
Las interacciones duro-duro y suave suave, deen ser claramente distinguidas del carácter ácido-base
Por ejemplo OH- y F- son bases duras y SO3 2- y Et33P son bases suaves.
SO3 2- + HF HSO3- + F -
Base blanda + duro-duro Duro-blando
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CH3HgF + HSO3- CH3HgSO3- + HF
Blando-duroDuro-blando
Blando-blando
Duro-duro