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MATERIALES Y SUSTANCIAS Ácidos y bases I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química Física y Química 4º ESO: guía interactiva para la resolución de.

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2 MATERIALES Y SUSTANCIAS Ácidos y bases I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química Física y Química 4º ESO: guía interactiva para la resolución de ejercicios

3 I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química Índice uEjercicio 1Ejercicio uEjercicio 2Ejercicio uEjercicio 3Ejercicio uEjercicio 4Ejercicio uEjercicio 5Ejercicio uEjercicio 6Ejercicio uEjercicio 7Ejercicio nEjercicio 8Ejercicio nEjercicio 9Ejercicio nEjercicio 10Ejercicio sEjercicio 11Ejercicio sEjercicio 12Ejercicio sEjercicio 13Ejercicio sEjercicio 14Ejercicio sEjercicio 15Ejercicio u Propiedades de ácidos y bases n Escala de PH s Neutralización

4 I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química Ayuda Muchas de las disoluciones, que manejamos tanto en el laboratorio como en la casa o en la industria, pertenecen a una de dos grandes familias de la química: los ácidos y las bases (éstas denominadas también álcalis). La pertenencia a un grupo a otro se decide por una serie de propiedades características y contrarias entre sí que se conocen desde hace siglos. PROPIEDADES CARÁCTERÍSTICAS DE LOS ÁCIDOS Y DE LAS BASES ÁCIDOSBASES Se disuelven en agua Sabor agrio Tacto punzante Colorean de rojo el tornasol Reaccionan con el cinc o el magnesio desprendiendo hidrógeno Reaccionan con los carbonatos desprendiendo dióxido de carbono Algunos son cáusticos (dañan la piel y los tejidos) Conducen la corriente eléctrica en disolución Reaccionan con las bases neutralizándolas Se disuelven en agua Sabor amargo Tacto untuoso Colorean de azul el tornasol Algunas son caústicas (dañan la piel y los tejidos) Conducen la corriente eléctrica en disolución Reaccionan con los ácidos neutralizándolos

5 I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química Ayuda De una manera más general, un ácido es la sustancia que en disolución acuosa cede iones hidrógeno (H + ) y una base aquella sustancia que en disolución acuosa acepta iones hidrógeno (H + ). Si consideramos los álcalis como los hidróxidos solubles, éstos se caracterizan por disociar en agua el ión hidróxido (OH - ). No todos los ácidos tienen la misma fortaleza, y por tanto es diferente la acidez que presentan en disolución. Así hay ácidos muy fuertes (clorhídrico, sulfúrico) y otros débiles (acético, benzoico). Además, para cada ácido también influye la concentración en agua que presenta: cuanto mayor sea ésta más acidez mostrará. Análogas consideraciones pueden hacerse respecto de las bases. Hay bases fuertes (hidróxido de sodio) y débiles (amoniaco), y además su basicidad dependerá de su concentración. Todos estos factores pueden medirse a través de lo que se denomina pH. Es una escala logarítmica relacionada con la concentración de H + que contiene una disolución, y por tanto con su carácter más o menos ácido o básico. Valor de pHDisolución pH<7ácida pH=7neutra pH>7básica

6 I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química Escala de papel pH Ayuda El pH puede medirse mediante indicadores en disolución- algunos de ellos extraídos de plantas- que son sustancias que adoptan diferente color según el pH de la disolución en la que se hallan. Y también mediante papel indicador, que se utiliza añadiéndole una gota de la disolución a medir. El modo mas exacto de medir el pH es utilizar un pH-metro, aparato que mediante un sensor nos da una lectura directa del pH. Indicador universal tomando diferentes colores según el pH La col lombarda es un indicador ácido-base. Rojo:muy ácido Amarillo: muy básico Midiendo con el pH-metro Ácida Neutra Básica

7 I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química Ayuda Ácidos más importantes NombreFórmulaDónde se encuentra Ác. Clorhídrico Ác. Sulfúrico Ác. Nítrico Ác. Carbónico Ác. Acético Ác. Fórmico Ác. Cítrico HCl H 2 SO 4 HNO 3 H 2 CO 3 C 2 O 2 H 4 CO 2 H 2 C 6 H 8 O 7 En el estómago. Es el salfumán En la lluvia ácida, baterías de coche En la lluvia ácida En las bebidas carbónicas En el vinagre En las hormigas rojas En los limones y naranjas Bases más importantes NombreFórmulaDónde se encuentra o cómo se utiliza Hidróxido de sodio Hidróxido de calcio Óxido de magnesio Carbonato de calcio Hidrogenocarbonato de sodio Amoníaco o (hidróxido de amonio) NaOH Ca(OH) 2 MgO CaCO 3 NaHCO 3 NH 3 (NH 4 OH) Fabricación de jabones Neutralización de suelos Antiácido Neutralización de aguas Antiácido estomacal Limpiador doméstico, en la industria, precursor de abonos y otros productos nitrogenados

8 I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química Ayuda Cuando se añade una base a un ácido o viceversa en las proporcionas adecuadas, las propiedades características de ambos desaparecen, por ello a esta reacción química se le denomina neutralización. El esquema típico de una reacción de neutralización es la que sucede entre cualquier ácido y un hidróxido: HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq)+ H 2 O (l) ácido + base sal + agua Pero también hay otras bases que no son hidróxidos y pueden neutralizar a los ácidos: se trata de los óxidos metálicos: MgO(s) + 2 HNO 3 (aq) Mg(N0 3 ) 2 (aq) + H 2 O (l) También son bases los carbonatos e hidrógenocarbonatos: CaCO 3 (s) + 2 HCl(aq) CaCl 2 (aq) + CO 2 (g) + H 2 O(l) NaHCO 3 (s)+ HCl(aq) NaCl(aq) + CO 2 (g) + H 2 O(l) Una reacción de neutralización puede seguirse mediante el cambio de color que experimenta un indicador que ha sido previamente añadido a la mezcla.

9 I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química El vinagre, el zumo de limón y el yogur tienen sabor ácido ¿qué otras propiedades tendrán en común? 1 Se disuelven en agua (el yogur menos debido a la grasa) Sabor agrio Tacto punzante (no perceptible pues son ácidos débiles y diluidos) Colorean de rojo el tornasol Reaccionan con el cinc o el magnesio desprendiendo hidrógeno (muy débilmente por la dilución) Reaccionan con los carbonatos desprendiendo dióxido de carbono Algunos son cáusticos (aquí no hay peligro por ser ácidos débiles y diluidos) Conducen la corriente eléctrica en disolución Reaccionan con las bases neutralizándolas Si todos ellos son ácidos deberán tener en común todas las propiedades de los ácidos. Consulta la ayuda si no las recuerdas.

10 I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química ¿Qué diferencias hay entre un ácido y un álcali? 2 Recuerda las propiedades de ambos o consulta la ayuda. PROPIEDADES CARÁCTERÍSTICAS DE LOS ÁCIDOS Y DE LAS BASES ÁCIDOSBASES Se disuelven en agua Sabor agrio Tacto punzante Colorean de rojo el tornasol Reaccionan con el cinc o el magnesio desprendiendo hidrógeno Reaccionan con los carbonatos desprendiendo dióxido de carbono Algunos son cáusticos (dañan la piel y los tejidos) Conducen la corriente eléctrica en disolución Reaccionan con las bases neutralizándolas Se disuelven en agua Sabor amargo Tacto untuoso Colorean de azul el tornasol Algunas son caústicas (dañan la piel y los tejidos) Conducen la corriente eléctrica en disolución Reaccionan con los ácidos neutralizándolos Subraya las que sean diferentes

11 I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química Si tienes una disolución de hidróxido de sodio, otra de ácido sulfúrico y una col lombarda, ¿qué harías para saber si una disolución desconocida es un ácido o un álcali? 3 Consulta la ayuda para ver cómo se comporta la col lombarda como indicador de ácidos y álcalis Con el ácido sulfúrico Con hidróxido de sodio Con agua destilada Sustancia desconocida Ácido débil Ácido fuerte Álcali débil Álcali fuerte Comparando el color que adquiere la col en contacto con la sustancia desconocida con los colores que toma con las sustancias que previamente se han ensayado

12 I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química Contesta a las preguntas que vayan apareciendo en la pantalla. 4 ¿Por qué cambia el color del té cuando se añade limón? ¿Por qué el color de algunas flores depende del tipo de tierra? Relaciona tu respuesta con el comportamiento de algunos colorantes vegetales que aparecen en la información. El color dependerá del pH del suelo. Así las hortensias, en terrenos silíceos (ácidos), dan flores azules, mientras que en terrenos calcáreos (alcalinos) dan flores rosas. Al añadir limón a la infusión de té, el pH de ésta disminuirá, es decir, se hará más ácido y los colorantes del té cambian a una tonalidad más clara.

13 I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química Di qué ácidos esperas encontrar en los lugares que irán apareciendo en la pantalla. Intenta recordarlo sin recurrir a la ayuda. 5 Ácido clorhídrico Ácido sulfúrico Ácido cítrico Ácido acético En el estómago En la batería de un coche En un vaso de zumo de naranja En una botella de vinagre

14 I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química (b) Todos los productos químicos deben llevar un etiquetado con unos pictogramas que en todos los países signifiquen lo mismo y que adviertan de los riesgos de las sustancias y de cómo deben manejarse con seguridad. En el caso de las sustancias corrosivas,si quieres conocer el pictograma, haz clic después de leer este texto. Muchos ácidos y bases, sobre todo cuando están concentrados, son cáusticos o corrosivos. (a) ¿Qué significa este término? (b) ¿Cómo podemos saber de antemano si una sustancia es corrosiva ? (c) ¿Cómo deberemos protegernos al utilizarla? 6 (a) Significa que daña gravemente la piel o cualquier tejido al entrar en contacto con ellos. (c) Puesto que el riesgo lo sufrimos cuando la sustancia corrosiva alcanza nuestro cuerpo, habrá que protegerse principalmente los ojos, con unas gafas de seguridad, la ropa, con una bata preferiblemente de tejido resistente a la corrosión, y en muchos casos también usar guantes especiales.

15 I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química (a) ¿Qué ión contienen todos los ácidos en disolución acuosa? (b) ¿Qué ión contienen todos los álcalis en disolución acuosa? 7 (a) Si no conoces la definición, recuerda todos los ácidos que has visto a lo largo del tema o consulta la información. (a) Si no conoces la definición, recuerda todos los ácidos que has visto a lo largo del tema o consulta la información. (b) Recuerda que identificamos los álcalis como los hidróxidos solubles. (b) Recuerda que identificamos los álcalis como los hidróxidos solubles. Se define como ácido a aquella sustancia que en disolución acuosa cede iones hidrógeno. La ecuación química que representa este comportamiento se puede escribir, si HA es un ácido: HA H + + A - o, si se tiene en cuenta la participación del disolvente, el agua: HA(aq) + H 2 O H 3 O + (aq) + A - (aq). Así pues, el ión que contienen todos los ácidos en disolución acuosa es el H + hidratado, que se escribe H 3 O +. Se define como ácido a aquella sustancia que en disolución acuosa cede iones hidrógeno. La ecuación química que representa este comportamiento se puede escribir, si HA es un ácido: HA H + + A - o, si se tiene en cuenta la participación del disolvente, el agua: HA(aq) + H 2 O H 3 O + (aq) + A - (aq). Así pues, el ión que contienen todos los ácidos en disolución acuosa es el H + hidratado, que se escribe H 3 O +. Se define como álcali aquella sustancia que en disolución acuosa, cede iones hidróxido. La ecuación química que representa este comportamiento se puede escribir, si BOH es un álcali: BOH B + + OH -. Se define como álcali aquella sustancia que en disolución acuosa, cede iones hidróxido. La ecuación química que representa este comportamiento se puede escribir, si BOH es un álcali: BOH B + + OH -.

16 I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química Indica en cada caso el valor de pH en la escala propuesta y también si las sustancias son ácidos o bases o sustancias neutras: (a) superior a 9 (b) aproximadamente 7 (c) inferior a 5 8 Puedes consultar la ayuda para relacionar la acidez o basicidad con los valores de pH Sustancia Clasificación (ácido o base) Valor de pH Vinagre Agua de lluvia Ácido sulfúrico concentrado Disolución de hidróxido de sodio Agua de mar Disolución de hidrógenocarbonato de sodio ácido base casi neutro pH<5 pH=7 (aprox) pH<5 pH>9 pH=7 (aprox) pH>9 Es algo ácida porque se disuelve el CO 2. Es algo básica a causa de alguna de las sales disueltas.

17 I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química El ácido bórico es un sólido blanco soluble en agua. Su disolución no colorea apreciablemente el papel indicador, que se queda amarillo, ni se observan burbujas al hacer reaccionar ácido bórico con cinc o con carbonato de calcio. ¿Qué experimentos podríamos hacer para demostrar que el ácido bórico es realmente un ácido? La respuesta debe ir en función del instrumental de laboratorio del que dispongamos. Medida directa del pH con un pH-metro. pH<7 Utilizar uno o dos indicadores adecuados para la zona de pH entre 6-7. El ácido bórico se muestra como un ácido débil. Su pH estará entre 6 y 7 por el resultado del papel indicador. Azul de bromotimol pH<6, amarillo pH>7,6, azul Deberá dar amarillo o verde. Comprobar que neutraliza a una base. Añadir ácido bórico poco a poco a una base y comprobar que el pH de ésta va disminuyendo apreciablemente. 9

18 I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química Si hacemos burbujear dióxido de carbono gaseoso en el agua, ¿el pH de ésta aumentará o disminuirá? ¿Con qué tipo de sustancias corrientes relacionas este proceso? 10 El CO 2 reacciona con el agua y se convierte en un ácido, piensa cuál es y escribe la ecuación química que representa la reacción. CO 2 (g) + H 2 O(l) H 2 CO 3 (ac) ácido carbónico Al haberse obtenido un ácido, el pH del agua disminuirá. ¿Qué sustancias tienes en casa que puedan contener CO 2 ? Todas las bebidas con burbujas.

19 I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química ¿Por qué es peligroso ingerir aspirinas con el estómago vacío? ¿Cómo puede protegerse el estómago de la acción de este medicamento, tan beneficioso por otros motivos? El principio activo de la aspirina es el ácido acetil- salicílico, que puede dañar las paredes del estómago, si no está diluido por haber ingerido alimentos, y producir una úlcera gástrica al causar un pH demasiado bajo. El principio activo de la aspirina es el ácido acetil- salicílico, que puede dañar las paredes del estómago, si no está diluido por haber ingerido alimentos, y producir una úlcera gástrica al causar un pH demasiado bajo. Además de comer algo antes de tomar aspirinas, podemos neutralizar en parte el ácido con una base débil. La aspirina efervescente, contiene hidrógeno- carbonato de sodio y, al disolverse en agua, neutraliza en parte el ácido acetil-salicílico. Además de comer algo antes de tomar aspirinas, podemos neutralizar en parte el ácido con una base débil. La aspirina efervescente, contiene hidrógeno- carbonato de sodio y, al disolverse en agua, neutraliza en parte el ácido acetil-salicílico. 11

20 I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química ¿Por qué se usan ácidos débiles, como el acético o cítrico, para eliminar los residuos calcáreos de las resistencias eléctricas ? 12 Resistencia de una lavadora, cubierta de carbonatos depositados por el agua. Piensa y escribe la ecuación química que representa la reacción de un carbonato con un ácido, ya sea ácido clorhídrico (fuerte) o ácido acético (débil). Consulta en la información la fórmula de éste último. Si el ácido es fuerte, ¿qué le ocurriría al acero de la resistencia? Ácido reaccionado con un carbonato. Las burbujas de gas son debidas al CO 2. CaCO 3 (s) + 2 HCl (aq) CaCl 2 (aq) + CO 2 (g) + H 2 O(l) CaCO 3 (s)+ 2 C 2 O 2 H 4 (aq) (C 2 O 2 H 3 ) 2 Ca(aq) + CO 2 (g) + H 2 O(l) Si el ácido es fuerte atacará al metal de la resistencia y la dejará inservible: Fe(s) + 2 HCl(aq) FeCl 2 (aq) + H 2 (g)

21 I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química sulfuro de aluminio (ac) + agua (l) Completa con palabras, escribe con fórmulas e iguala las reacciones de neutralización que irán apareciendo en pantalla. 13 (b) ácido clorhídrico (ac) + hidróxido de calcio (ac) (c) ácido sulfúrico (ac) + hidróxido de potasio (ac) (d) ácido nítrico (ac) + hidróxido de hierro (III) (ac) (e) ácido sulfhídrico (ac) + hidróxido de aluminio (ac) (f) ácido clorhídrico (ac) + hidróxido de amonio (ac) cloruro de calcio (ac) + agua (l) nitrato de hierro (III) (ac) + agua (l) sulfato de potasio (ac) + agua (l) cloruro de amonio (ac) + agua (l) (a) ácido fluorhídrico (ac) + hidróxido de sodio (ac) fluoruro de sodio (ac) + agua (l) HF(ac) + NaOH(ac) NaF(ac) + H 2 O(l) 2 HCl(ac) + Ca(OH) 2 (ac) CaCl 2 (ac) + 2 H 2 O(l) H 2 SO 4 (ac) + 2 KOH(ac) K 2 SO 4 (ac) + 2 H 2 O(l) 3 HNO 3 (ac) + Fe(OH) 3 (ac) Fe(NO) 3 (ac) + 3 H 2 O(l) 3 H 2 S(ac) + 2 Al(OH) 3 (ac) Al 2 S 3 (ac) + 6 H 2 O(l) HCl(ac) + NH 4 OH(ac) NH 4 Cl(ac) + H 2 O(l)

22 I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química ¿Qué ácido y qué base utilizarías como reactivos para obtener las sales que te irán apareciendo en la pantalla? Escribe las ecuaciones de neutralización correspondientes. 14 cloruro de magnesio (ac)+ agua (l) 2 HCl(ac) + Mg(OH) 2 (ac) MgCl 2 (ac) + 2 H 2 O (l) sulfato de calcio (s) yoduro de potasio (ac) nitrato de amonio (ac) ácido clorhídrico (ac) + hidróxido de magnesio (ac) + agua (l) H 2 SO 4 (ac) + Ca(OH) 2 (ac) CaSO 4 (ac) + 2 H 2 O (l) ácido sulfúrico (ac) + hidróxido de calcio (ac) + agua (l) HI(ac) + KOH(ac) KI(ac) + H 2 O(l) ácido yodhídrico (ac) + hidróxido de potasio (ac) + agua (l) HNO 3 (ac) + NH 4 OH(ac) NH 4 NO 3 (s) + H 2 O(l) ácido nítrico (ac) + hidróxido de amonio (ac) + agua (l) 3 H 2 S(ac) + 2 Fe(OH) 3 (ac) Fe 2 S 3 (ac) + 6 H 2 O(l) ácido sulfhídrico (ac) + hidróxido de hierro (III) (ac) sulfuro de hierro (III) (s)

23 I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química a) bacterias que se comen los dientes La caries dental es causada por b) partículas de comida que se quedan en la boca c) bacterias que descomponen los azúcares de los restos de comida generando ácidos que atacan los dientes El problema de la caries dental también tiene relación con los ácidos. A partir de la información que aparece en tu libro de texto, o de otras fuentes que puedas consultar, contesta al cuestionario que aparecerá en la pantalla, eligiendo la respuesta adecuada en cada caso. 15 b) pH=5,5 ¿A partir de qué pH se daña el esmalte dental? a) pH= 2 c) pH=4 Al cepillarnos los dientes no eliminamos a) placa dental b) bacterias c) sarro El pH de la pasta dental debe ser pH<7 pH>7 pH=7


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