Ácidos, Bases y Sales

Tenemos una buena comprensión de los ácidos y las bases en la química moderna (también llamados álcalis). Los ácidos y las bases se utilizan como reactivos de laboratorio, catalizadores industriales, aditivos culinarios y productos de limpieza, e impregnan nuestra vida desde el laboratorio hasta la cocina. Sin embargo, los químicos tardaron siglos en comprender por completo estos productos químicos a lo largo de la historia. 

¿Qué son los ácidos?

Un ácido es una molécula que puede contribuir con un ion H+ mientras permanece energéticamente favorable después de perder ese ion. por ejemplo, ácido sulfúrico (H ₂ SO ₄ ), ácido acético (CH ₃ COOH), ácido nítrico (HNO ₃ ), etc.

Las siguientes son algunas propiedades físicas de los ácidos:

1. Los ácidos tienen un sabor agrio.
2. El tornasol azul se vuelve rojo.
3. La electricidad se puede conducir a través de una solución ácida.
4. En una solución acuosa, libera iones H+.

Las siguientes son algunas propiedades químicas de los ácidos: 

• La reacción de los ácidos con el metal: Cuando un ácido reacciona con un metal, produce hidrógeno gaseoso y la sal correspondiente. 

Metal + Ácido → Sal + Hidrógeno

Por ejemplo, cuando el ácido clorhídrico se combina con el zinc metálico, produce hidrógeno gaseoso y cloruro de zinc.

_{Zn +} 2HCl → ZnCl2 + _H2 

• La reacción de ácidos con carbonatos metálicos: cuando los ácidos reaccionan con carbonatos metálicos, producen gas de dirust de carbono y sales, así como agua.

Carbonato metálico + Ácido → Sal + Dirust de carbono + Agua

por ejemplo, cuando el ácido clorhídrico se combina con el carbonato de sodio, produce gas de dirust de carbono, cloruro de sodio y agua.

 Na2CO3 _{+ 2HCl} → 2NaCl ₊ H2O ₊ CO2

• La reacción de un ácido con carbonatos de hidrógeno (bicarbonatos): cuando los ácidos reaccionan con carbonato de hidrógeno metálico, producen gas de dirust de carbono, sal y agua.

Ácido + Carbonato de hidrógeno metálico → Sal + Dirust de carbono + Agua

por ejemplo, el ácido sulfúrico da sulfato de sodio, gas dirust de carbono y agua cuando reacciona con bicarbonato de sodio.

2NaHCO ₃ + H ₂ SO ₄ → NaCl + CO ₂ + H ₂ O

Tipos de ácidos

Los ácidos se clasifican en diferentes bases como:

• En base a su ocurrencia , se subdividen en dos Ácidos Naturales y Minerales.
  1. Ácido natural: Los ácidos naturales, a menudo conocidos como ácidos orgánicos, son ácidos derivados de fuentes naturales. Por ejemplo, ácido metanoico (HCOOH), ácido acético (CH ₃ COOH), ácido oxálico (C ₂ H ₂ O ₄ ), etc.
  2. Ácidos minerales: Los ácidos minerales son ácidos que se crean a partir de minerales. Los ácidos inorgánicos, los ácidos artificiales y los ácidos sintéticos son ejemplos de ácidos minerales. Por ejemplo, ácido clorhídrico (HCl), ácido sulfúrico (H ₂ SO ₄ ), ácido nítrico (HNO ₃ ), ácido carbónico (H ₂ CO ₃ ), ácido fosfórico (H ₃ PO ₄ ), etc.
• Según la concentración , los ácidos se clasifican en ácidos fuertes y débiles.
  1. Ácidos fuertes: El ácido fuerte es un ácido que se ioniza totalmente en agua y produce (H ⁺ ). Por ejemplo, ácido clorhídrico (HCl), ácido sulfúrico (H ₂ SO ₄ ), ácido nítrico (HNO ₃ ), etc.
  2. Ácidos Débiles: Un ácido débil es aquel que está parcialmente ionizado en agua y por lo tanto crea una pequeña cantidad de iones de hidrógeno (H ⁺ ). Por ejemplo, ácido acético (CH ₃ COOH), ácido carbónico (H ₂ CO ₃ ), etc. 

Aplicaciones de los Ácidos:

1. El vinagre es una solución diluida de ácido acético que tiene una variedad de usos en el hogar. Se utiliza principalmente en la industria alimentaria como conservante.
2. El jugo de naranja y limón contienen una cantidad significativa de ácido cítrico. También se puede utilizar para la conservación de alimentos.
3. En las baterías, se utiliza comúnmente ácido sulfúrico. Este ácido se encuentra típicamente en las baterías que se utilizan para arrancar los motores de los vehículos.
4. El ácido sulfúrico y nítrico se utiliza en la producción industrial de colorantes, explosivos, pinturas y fertilizantes.
5. Muchos refrescos contienen ácido fosfórico como ingrediente principal.

¿Qué son las Bases?

El término «álcali» se refiere a una base que se puede disolver en agua. Cuando estos compuestos reaccionan químicamente con ácidos, producen sales e iones de hidrrust (OH ^– ) en el agua. Por ejemplo, hidrrust de potasio (potasa cáustica o KOH), hidrrust de calcio (Ca(OH) ₂ ), hidrrust de sodio (sosa cáustica o NaOH), etc.

Las siguientes son algunas propiedades físicas de las bases:

1. Tiene un sabor amargo.
2. Al tacto, se siente jabonoso.
3. Cambia el color del tornasol rojo a azul.
4. En solución, conduce la electricidad.
5. En una solución acuosa, libera ^iones OH-

Las siguientes son algunas propiedades químicas de las bases:

• La reacción de la base con los metales: cuando el álcali (base) reacciona con el metal, se produce sal y gas hidrógeno.

Álcali + Metal → Sal + Hidrógeno

Por ejemplo: cuando el hidrrust de sodio interactúa con el aluminio metálico, se generan aluminato de sodio y gas hidrógeno.

2NaOH + 2Al + 2H ₂ O → 2NaAlO ₂ + 2H ₂

• La reacción de rusts no metálicos con base : la sal y el agua se forman cuando los rusts no metálicos reaccionan con una base.

Rust no metálico + Base → Sal + Agua

Por ejemplo:

Ca(OH ) ₂ + _CO2 → CaCO3 _{+ H2O}

• La acción de los Álcalis/Base con Sales de Amonio: El amoníaco se produce cuando los álcalis reaccionan con las sales de amonio.

Álcali + Sal de amonio → Sal + Agua + Amoníaco

Por ejemplo:

Cuando el hidrrust de calcio reacciona con el cloruro de amonio, se producen cloruro de calcio, agua y amoníaco.

Ca(OH) ₂ + NH ₄ Cl → CaCl ₂ + H ₂ O + NH ₃

Tipos de Bases

La acidez, la concentración y el grado de ionización son tres variables que se pueden utilizar para clasificar las bases.

• Tipos de bases basadas en la acidez: la acidez en las bases está determinada por la cantidad de iones de hidroxilo presentes. Según la acidez, las bases se clasifican en tres categorías:
  1. Monoácidas: Las bases monoácidas son aquellas que contienen solo un ion hidroxilo e interactúan con solo un ion de hidrógeno. Las bases monoácidas incluyen NaOH, KOH y otras.
  2. Diacídica: La base diácida es una base con dos iones hidroxilo que interactúan con dos iones de hidrógeno. Ca(OH) ₂ , Mg(OH) ₂ y otras bases diácidas son ejemplos.
  3. Triácido: La base triácida es un tipo de base que comprende tres iones de hidroxilo y tres iones de hidrógeno. Las bases triácidas incluyen Al(OH) ₃ , Fe(OH) ₂ y otras.
• Tipos de bases según su concentración en solución acuosa: según su concentración en una solución acuosa, las bases se dividen en dos categorías:
  1. Concentrado: La concentración de base en este tipo de bases es mayor en la solución. Solución concentrada de NaOH, por ejemplo.
  2. Diluidas: Este tipo de bases tienen una menor concentración de base en su solución acuosa. Por ejemplo, diluya NaOH, diluya KOH, etc.
• Tipos de bases según su grado de ionización: el grado de ionización de las bases en solución se puede utilizar para clasificarlas. También se conoce como fuerza de la base. Cuando se disuelve en agua, produce una cierta cantidad de iones hidroxilo. El grado de ionización distingue dos tipos de bases.
  1. Fuerte: Una base fuerte es aquella que se disocia completamente o en gran medida en agua. Por ejemplo, NaOH, KOH, etc.
  2. Débil: una base débil es aquella que no se disuelve por completo o solo se disocia en un nivel muy pequeño. Por ejemplo, NH ₄ OH, etc.

Aplicaciones de Bases:

1. El hidrrust de sodio se utiliza en la fabricación de papel y jabón. El hidrrust de sodio (NaOH) también se utiliza en la producción de rayón.
2. El polvo blanqueador está hecho de Ca(OH) ₂ , comúnmente conocido como hidrrust de calcio o cal apagada.
3. El hidrrust de calcio se usa para crear mezclas secas para pintar y decorar.
4. El hidrrust de magnesio, conocido popularmente como leche de magnesia, es un laxante muy utilizado. También se usa como antiácido ya que disminuye el exceso de acidez en el estómago humano.
5. En los laboratorios, el hidrrust de amonio es un reactivo crítico.
6. La cal apagada se puede utilizar para neutralizar cualquier exceso de acidez en los suelos.

¿Qué son las sales?

Cuando un ácido y una base reaccionan para neutralizarse, generan sales, que son sustancias iónicas. Las sales no tienen carga eléctrica. Las sales vienen en una variedad de formas, la más común de las cuales es el cloruro de sodio. Sal de mesa o sal común son términos para cloruro de sodio. El cloruro de sodio se usa para mejorar el sabor de los platos.

Las siguientes son algunas propiedades físicas de las sales:

1. En la naturaleza, la mayor parte de las sales son cristalinas.
2. Las sales que son transparentes u opacas están disponibles.
3. La mayor parte de las sales son solubles en agua.
4. Las soluciones salinas, en su estado fundido, también transmiten electricidad.
5. El sabor de la sal puede ser salado, agrio, dulce, amargo o umami (sabroso).
6. No hay olor a sales neutras.
7. Las sales que son incoloras o coloreadas están disponibles.
8. Debido a que contiene iones, el agua salada es un excelente conductor de electricidad.
9. La atracción electrostática mantiene unidos a los iones y se establece un enlace químico entre ellos.

tipos de sales

1. Sal ácida : una neutralización parcial de un ácido diprótico o poliprótico produce una sal ácida. Estas sales contienen tanto un icono como un catión que se puede ionizar. El H+ ionizable constituye la mayor parte del anión. Ciertas sales ácidas se usan para hornear. por ejemplo, NaHSO ₄ , KH 2 _PO 4 etc.
2. Sal básica o alcalina : una sal básica se forma cuando una base fuerte reacciona con un ácido débil para neutralizarla parcialmente. Cuando se hidrolizan, se descomponen en una solución básica. Esto se debe a que cuando se hidroliza una sal básica, produce la base conjugada de un ácido débil en la solución. ej., plomo blanco (2PbCO ₃ ·Pb(OH) ₂ ) etc.
3. Sal doble: las sales con más de un catión o anión se conocen como sales dobles. Se crean mezclando dos sales diferentes que cristalizaron en la misma red iónica. por ejemplo, tartrato de potasio y sodio (KNaC ₄ H ₄ O ₆ .4H ₂ O), también conocida como sal de Rochelle.
4. Sales mixtas: una mezcla predeterminada de dos sales, que generalmente comparten un catión o anión común, se denomina sal mixta. p.ej. CaOCl ₂ .

Sales neutras, ácidas y básicas

Sales neutras: Las sales generadas por la reacción de un ácido fuerte con una base fuerte son de naturaleza neutra. El pH de estas sales es 7, que se considera neutro. Cloruro de potasio, cloruro de sodio y sulfato de sodio

Por ejemplo:

• Cloruro de sodio (NaCl): cuando el ácido clorhídrico (un ácido fuerte) se mezcla con hidrrust de sodio, lo produce (una base fuerte).

NaOH + HCl → NaCl ₊ H2O

• Sulfato de sodio (Na2SO4): se produce cuando el ácido sulfúrico se combina con hidrrust de sodio (un básico fuerte) (un ácido fuerte).

2NaOH + H2SO4 → _{Na2SO4 +} 2H2O _{_} _ _{_ _}

Sales ácidas: Las sales ácidas son las sales que se forman cuando un ácido fuerte reacciona con una base débil. El pH de la sal ácida es inferior a 7. Los ejemplos incluyen sulfato de amonio, cloruro de amonio y varios compuestos de amonio.

Por ejemplo:

• Cloruro de amonio: El cloruro de amonio se forma cuando el ácido clorhídrico (un ácido fuerte) interactúa con el hidrrust de amonio (una base débil).

NH ₄ OH + HCl → NH ₄ Cl + H ₂ O

• Sulfato de amonio: El sulfato de amonio se forma cuando el hidrrust de amonio (un básico débil) reacciona con el ácido sulfúrico (un ácido fuerte).

2NH ₄ OH + H ₂ SO ₄ → (NH ₄ ) ₂ SO ₄ + 2H ₂ O

Sales básicas: Las sales que se forman cuando un ácido débil reacciona con una base fuerte se conocen como sales básicas. Los ejemplos incluyen carbonato de sodio, acetato de sodio y otras sales.

Por ejemplo:

• Carbonato de sodio: El carbonato de sodio se forma cuando el hidrrust de sodio (una base fuerte) reacciona con el ácido carbónico (un ácido débil)

H2CO3 ₊ 2NaOH → Na2CO3 ₊ H2O _{_ _} _ _{_}

• Acetato de sodio: El acetato de sodio se forma cuando un hidrrust de sodio fuertemente básico (una base fuerte) reacciona con ácido acético (un ácido débil)

_{CH3COOH +} NaOH → CH3COONa ₊ H2O

¿Cuál es la causa de la formación de sales ácidas, básicas y neutras?

• Cuando un ácido fuerte reacciona con una base débil, la base no puede neutralizar completamente al ácido. Como resultado, se forma una sal que es ácida.
• Cuando una base fuerte se combina con un ácido débil, el ácido no puede neutralizarlo por completo. Como resultado, obtienes una sal simple.
• Cuando un ácido y una base de igual fuerza reaccionan, se neutralizan totalmente entre sí. Una sal neutra se forma como resultado de este proceso.

Ejemplos de preguntas

Pregunta 1: Cuando el HCl se combina con la sal, ¿qué sucede?

Responder:

El ácido es ácido clorhídrico diluido y el metal es hierro en este ejemplo. Para hacer cloruro de hierro (II) e hidrógeno, se vierte ácido clorhídrico diluido en las limaduras de hierro. El hierro sustituye al hidrógeno del ácido clorhídrico en este proceso, lo que da como resultado cloruro de hierro e hidrógeno. Esta es una reacción de desplazamiento básica para el gas.

Pregunta  2: ¿Cuál es la distinción más importante entre un ácido y una base?

Responder:

Los ácidos y las bases son dos tipos de productos químicos corrosivos. Los materiales ácidos tienen un valor de pH entre 0 y 7, mientras que las bases tienen un valor de pH entre 7 y 14. Los ácidos son sustancias químicas iónicas que se descomponen en el agua para crear iones de hidrógeno (H+).

Pregunta  3: ¿Cuáles son las propiedades físicas de las bases?

Responder:

• Tienen un sabor amargo para ellos.
• Sus soluciones acuosas tienen una cualidad jabonosa.
• Cambian el color del papel tornasol de rojo a azul.
• Sus soluciones acuosas son eléctricamente conductoras.
• Con la liberación de gas hidrógeno, las bases reaccionan con los metales para generar sal.

Pregunta  4: Cuando el pH de la boca cae por debajo de 5,5, ¿por qué comienza la caries dental?

Responder:

Cuando el pH de nuestra boca cae por debajo de 5,5, comienza la caries dental. Esto se debe a que por debajo de este valor de pH, el medio de la boca se vuelve más ácido, lo que hace que el esmalte dental se deteriore más rápidamente.

Pregunta  5: Escriba las propiedades físicas de los ácidos.

Responder:

Las propiedades de los ácidos son:

• Los ácidos tienen un sabor agrio.
• El tornasol azul se vuelve rojo.
• La electricidad se puede conducir a través de una solución ácida.
• En una solución acuosa, libera iones H+.

Pregunta  6: ¿Qué sucederá cuando el hidrrust de sodio interactúe con el aluminio metálico?

Responder:

Cuando el hidrrust de sodio interactúa con el aluminio metálico, se generan aluminato de sodio e hidrógeno gaseoso.

                                    2NaOH + 2Al + 2H ₂ O → 2NaAlO ₂ + 2H ₂

Pregunta  7: ¿Qué sucederá cuando el ácido clorhídrico se combine con el carbonato de sodio?

Responder:

Cuando el ácido clorhídrico se combina con el carbonato de sodio, produce gas de dirust de carbono, cloruro de sodio y agua.

                                             Na2CO3 _{+ 2HCl} → 2NaCl ₊ H2O ₊ CO2