Ácidos y Bases.

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1 Ácidos y Bases

2 Acidos y Bases Los ácidos son sustancias con propiedades específicas normalmente relacionado con el sabor agrio de los alimentos Las bases son sustancias con reacciones contrarias a los ácidos, que se conocen por su sabor amargo. La palabra ácido viene del latín, acidus, que significa agrio Las bases que son solubles en agua se conocen cono álcali. La palabra álcali viene del árabe y significa ceniza calcinada.

3 Ácidos y Bases 3𝐻𝐶𝑙 𝑎𝑞 +𝐴𝑙 (𝑂𝐻) 3 →𝐴𝑙 𝐶𝑙 3 +3 𝐻 2 𝑂
Teoría de Arrhenius de los Ácidos y las Bases Los ácidos son sustancias que al disociarse en agua producen H+ Un álcali son sustancias que la disociarse en agua forman –OH Neutralización es la reacción entre H+ y -OH 3𝐻𝐶𝑙 𝑎𝑞 +𝐴𝑙 (𝑂𝐻) 3 →𝐴𝑙 𝐶𝑙 3 +3 𝐻 2 𝑂

4 Ácidos y Bases La teoría de Arrhenius tiene limitaciones ya que no podía explicar reacciones como: 𝑁 𝐻 3 𝑔 +𝐻𝐶𝑙 𝑔 →𝑁 𝐻 4 𝐶𝑙 𝑠 Ácidos de Bronsted-Lowry El ion hidrogenión (H+) se conoce como protón Por lo que definen a los ácidos como donantes de protones Una base es un receptor de protones En solución acuosa un protón puede representarse por el hidrogenión (H+) o el ion hidronio (H3O+)

5 CH3COOH(aq) + H2O = CH3COO- + H3O+(aq)
Ácidos y Bases Los ácidos se pueden clasificar según la cantidad de protones a donar: Monoprotico: dona un protón.. Ej: HCl Diprotico: dona 2 protones. Ej: H2SO4 Triprotico: dona 3 protones: EJ: H3PO4 El acido fosfórico y el acido acético son ácidos débiles. No se disocian 100% al mezclarse con agua CH3COOH(aq) + H2O = CH3COO- + H3O+(aq) En esta reacción el acido acético es sigue la definición de Bronsted y el agua es una base de Bronsted.

6 H2CO3 (aq) + -OH (aq) = HCO3- (aq) + H2O (l)
Ácidos y Bases Ácidos y bases conjugates Cuando se disocia un ácido de Bronsted, la especie producida se conoce como base conjugada y viceversa. H2CO3 (aq) + -OH (aq) = HCO3- (aq) + H2O (l) Ácido Base Conjugada Base Conjugada Ácido

7 Ácidos y Bases Compuestos Amfipróticos
Algunos compuestos pueden reaccionar como una base o un ácido de Bronsted-Lowry dependiendo de la reacción. El ejemplo más común es el agua, la cual puede donar un protón (H+) o aceptar un protón (H3O+) en una reacción Los ácidos polipróticos pueden actuar como compuestos amfipróticos durante su disociaciones

8 Ácidos y Bases Propiedades de Ácidos y Bases: Ácidos Bases Sabor agrio
Sabor amargo pH < 7 pH > 7 Litmus es color rojo Litmus es color azul Fenolftaleína es incoloro Fenolftaleína es rosada Metil-naranja es rojo Metil-naranja es amarillo

9 Reacciones de Acidos con: Metales Bases y Carbonatos
La mayoría de los ácidos reaccionan con metales, óxidos de metal, hidróxidos, y carbonatos para producen sales. Una sal es un compuesto formado por una catión y un anión Las sales se producen al reaccionar un ácido y una base Reacciones típicas para producir sales Metales que se oxidan fácilmente reaccionan con ácidos para formar sales e hidrogeno gaseoso Ácido + metal  sal + hidrogeno gas

10 Ácidos y Bases 2HCl(aq) + Zn(s)  ZnCl2(aq) + H2(g) H2SO4(aq) + Fe(s)  FeSO4 + H2(g) 2CH3COOH (l) + 2Na(s) = 2 CH3COONa (l) + H2 (g) Estas reacciones producen hidrogeno con a diferentes tasas dependiendo de la reactividad del metal, y la concentración y la fuerza del ácido. Entalpía Estándar de Neutralización: es el cambio de energía asociado con la formación de 1 mol de agua producida por la reacción de un ácido fuerte y una base fuerte a condiciones standard.

11 Ácidos y Bases La neutralización es una reacción exotérmica por lo que el valor de la entalpía es negativo. La sal producida por la reacción de la neutralización esta compuesta por el catión de la base y el anión del ácido. Algunas bases comunes son: hidróxidos metálicos, óxidos metálicos y el hidróxido de amonio Acido + base  sal y agua 2HCl(aq) + Ca(OH)2(aq)  CaCl2 (aq) + 2H2O(l) H2SO4 + CaO(s)  CaSO4(s) + H2O(l) CH3COOH (aq) + NH4OH(aq) = CH3COONH4(aq) + H2O(l)

12 CaO(s) + H2O(l)  Ca(OH)2(aq)
Ácidos y Bases El óxido de calcio (CaO) no reacciona directamente con soluciones de ácido. El oxido primero se disuelve en agua para formar hidróxido de calcio el cual reacciona para neutralizar el ácido. CaO(s) + H2O(l)  Ca(OH)2(aq) El hidróxido de calcio es poco soluble en agua; otras bases como el hidróxido de hierro (III) y el hidróxido de aluminio son insoluble en agua.

13 Ácidos y Bases Los carbonatos reaccionan con los ácidos para formar dióxido de carbono y agua Ácido + Carbonato de Metal/Hidrocarbonato de Metal  sal + dióxido de carbono + Agua 2HCl(aq) + Na2CO3(s)  2NaCl(aq) + CO2(g) + H2O(l) HCl + NaHCO3(s)  NaCl (aq) + CO2(g) + H2O(l) Valoraciones Ácido Base Una valoración es una técnica analítica donde se determina la concentración de una sustancia a partir de una reacción con una solución estándar. (Construcción de curvas de pH laboratorio)

14 pH = -log[H+ (aq)] ó pH = -log[H3O+ (aq)]
Escala de pH La escala de pH es una manera sencilla de representar la concentración (actividad) de hidrogeniones en una solución. Éstas concentraciones pueden ser muy pequeñas, por lo que puede ser difícil hacer comparaciones directas [H+]agua : [H+]limpiador de hornos 1 : Por este motive se utiliza una escala logarítmica para representar las concentraciones de los hidrogeniones presente. pH se describe como: pH = -log[H+ (aq)] ó pH = -log[H3O+ (aq)] [H+] = 10pH

15 Ácidos y Bases ácido Alcalino pH 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
Jugo Gastrico Agua Pura detergente Limpia hornos pH [H+] 1 0.1 5 1x10-5 14 1x10-14

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17 Kw = constante del producto de ionización de agua
Ácidos y Bases Ionización del Agua El agua contiene iones hidroxilos e hidrogeniones, y es amfiprótica Por esta razón es importante mantener en cuanta las concentraciones de sus iones en solución La constante de equilibrio es 𝐾 𝑐 = 𝐻 + 𝑂𝐻 − 𝐻 2 𝑂 Como la concentración de agua no varía esta ecuación se reduce a Kw = [H+][-OH] = 1 x a 298 K Kw = constante del producto de ionización de agua

18 Ácidos y Bases Vs Débil Fuerte

19 HCl (aq) + H2O  H3O+ (aq) + Cl- (aq)
Ácidos y Bases Ácidos Débiles y Fuertes La fuerza de un ácido se determina según su nivel de disociación en solución Un ácido fuerte es un donante de protones que se disocia 100% en solución. Ej: ácido clorhídrico, ácido sulfúrico, ácido nítrico La base conjugada de un ácido fuerte es base muy débil, las cuales no tienen afinidad por los protones en solución HCl (aq) + H2O  H3O+ (aq) + Cl- (aq)

20 Ácidos y Bases Un ácido débil, es aquel que solo se disocia parcialmente en solución, es malo donando protones La reacción de disociación de un ácido débil es una reacción que forma equilibrio.( Las reacciones de disociación de ácidos Fuertes no forman equilibrio) La base conjugada de un ácido débil tiene mayor afinidad a los protones, por lo que se asocial con los iones en solución. Los términos fuerte o débil es diferente a los términos concentrado y diluido Concentrado Diluído Fuerte 6 mol/L HCl 0.5 mol/L HNO3 Débil 10 mol/L CH3COOH 0.1 mol/L H2CO3

21 NaOH (aq)  Na+ (aq) + -OH (aq) -OH (aq) + H3O+(aq)  2H2O (l)
Una base fuerte tambien se disocia 100% en solución y su ácido conjugado es pobre donante de protones. Ej: NaOH, KOH. Los hidróxidos de metal no reaccionan como bases de Bronsted Lowry, porque no pueden aceptar protons; sin embargo el ion hidroxilo liberado en la solución es una base fuerte de B-L. NaOH (aq)  Na+ (aq) + -OH (aq) -OH (aq) + H3O+(aq)  2H2O (l)

22 NH3(aq) + H2O = NH4+ + -OH (aq)
Una base débil como el amoníaco (NH3), acepta un proton cuando se encuentra en solución y forma un equilibrio con su ácido conjugado. NH3(aq) + H2O = NH4+ + -OH (aq) Mediciones de Conductividad Existen diferentes técnicas para comparer la fuerza de diferentes ácidos (o bases) en soluciones de igual concentración. Todos los ácidos y bases muestran diferentes grados de disocian (ionización) en solución.

23 La disociación de los compuestos en solución puede medirse facilmente mediante un amperímetros y dos electrodos Se se aplica un voltaje constant, la diferencia medida por el amperímetro esta dada por la concentración de iones en solución. Los valores de conductividad de las soluciones de ácidos y bases Fuertes son mayors que las de los acidos y bases débiles

24 Cambios de Energía durante Neutralizaciones
Una reacción de neutralización ocurre cuando una base y un ácido reaccionan. Esta reacción es exotérmica