Bases fuertes y débiles

El ácido cítrico en frutas como naranjas y limones, ácido tartárico en tamarindo, ácido málico en manzanas, ácido láctico en leche y productos lácteos y ácido clorhídrico en jugos gástricos son solo algunos ejemplos de ácidos y bases que se encuentran en la naturaleza. También se pueden encontrar muchas bases, como el agua de cal. Muchos de estos ácidos se utilizan en nuestra vida diaria, como el vinagre o el ácido acético en la cocina, el ácido bórico en la ropa, el bicarbonato de sodio en la cocina, el bicarbonato de sodio en la limpieza, etc.

Muchos ácidos y bases que no utilizamos en nuestra vida diaria son utilizados en laboratorios e industrias, como HCl, H ₂ SO ₄ , NaOH, KOH, entre otros. El proceso de neutralización da como resultado la creación de sal y agua cuando estos ácidos y bases se mezclan en las cantidades adecuadas.

Ácidos: Ácido proviene de la palabra latina ‘acidus’ o ‘acere’, que significa agrio. Su sabor agrio es la característica más frecuente. Un ácido es una sustancia química que en su solución acuosa produce el ion hidronio ionizable (H ₃ O+). Se vuelve rojo el papel de tornasol azul.

1. Ácidos naturales: Los ácidos naturales se derivan de fuentes naturales como frutas y productos animales. Ácidos láctico, cítrico y tartárico, por ejemplo.
2. Ácidos minerales: Los ácidos minerales son ácidos que se han hecho a partir de minerales. El ácido clorhídrico (HCl), el ácido sulfúrico (H ₂ SO ₄ ) y el ácido nítrico (HNO ₃ ) se encuentran entre los ejemplos.

Bases: El sabor amargo y la textura jabonosa de las bases son dos de sus características más predominantes. Una base es una sustancia química que produce el ion hidroxilo (OH ^– ) en el agua. Las bases convierten el color del papel de tornasol rojo en azul.

1. Bases fuertes : Las bases fuertes se ionizan por completo en el agua, lo que da como resultado una gran cantidad de iones ^OH- . El hidrrust de sodio (NaOH), el hidrrust de potasio (KOH), el hidrrust de litio (LiOH) y el hidrrust de calcio (Ca(OH) ₂ ) son solo algunos ejemplos.
2. Bases débiles: las bases débiles se ionizan parcialmente en el agua, lo que da como resultado una pequeña cantidad de iones ^OH- . Hidrrust de magnesio (Mg(OH) ₂ ) e hidrrust de amonio, por ejemplo (NH ₄ OH).

Sales: cuando los ácidos y las bases reaccionan para neutralizarse entre sí, se crea sal como material iónico. Las sales están formadas por cationes cargados positivamente y aniones cargados negativamente, y pueden ser de naturaleza orgánica o inorgánica. La naturaleza de la sal es neutra porque estos iones están presentes en pequeñas concentraciones.

bases fuertes

Una base fuerte es una sustancia completamente iónica como el hidrrust de sodio o el hidrrust de potasio. En solución, se puede pensar que la molécula está completamente dividida en iones metálicos e iones de hidrrust.

Cada mol de hidrrust de sodio en solución se disuelve para producir un mol de iones de hidrrust.

Na + OH ⇢ Na + OH

Algunas bases fuertes, como el hidrrust de calcio, no son muy solubles en agua. No hace ninguna diferencia; todo lo que se disuelve se ioniza completamente en iones de calcio e hidrrust. Sin embargo, debido a su ionización del 100%, el hidrrust de calcio se considera una base fuerte.

Calcular el pH de una base fuerte como

pH = – log10 [H ⁺ ]

¿Cómo puede una solución que contiene iones de hidrrust tener un pH ya que el pH es una medida de la concentración de iones de hidrógeno? Para entender esto, primero debes entender el producto iónico del agua. Donde hay agua, se establece un equilibrio. La siguiente es una versión simplificada de este equilibrio:

H ₂ O (l) ⇌ H ⁺ (aq) + OH

Con la adición de iones de hidrrust adicionales, como el hidrrust de sodio, el equilibrio aún existe, pero el punto de equilibrio se ha desplazado hacia la izquierda, de acuerdo con el Principio de Le Chatelier. Aunque habrá significativamente menos iones de hidrógeno que en el agua pura, los iones de hidrógeno seguirán estando presentes. La concentración de estos se mide por el pH.

Una descripción de cómo calcular el pH de una base fuerte:

• Calcule la concentración de los iones de hidrrust.
• Use Kw para calcular la concentración de iones de hidrógeno.
• Convertir la concentración de iones de hidrógeno a un pH

Ejemplos de algunas bases fuertes comunes son:

1. Hidrrust de potasio (KOH)
2. Hidrrust de sodio (NaOH)
3. Hidrrust de bario (Ba(OH) ₂ )
4. Hidrrust de cesio (CsOH)

bases débiles

Las bases débiles son compuestos básicos que cuando se disuelven en líquidos no se descomponen por completo en sus iones constituyentes. Como resultado, cuando la base débil se disuelve en una solución, parte de ella se disocia en aniones de hidrrust y el ácido conjugado correspondiente, mientras que el resto permanece sin disociarse dentro de la solución.

 La ionización de una base débil es una forma de proceso de equilibrio en el que se logra un equilibrio químico entre la concentración de la base no disociada y sus iones constituyentes dentro de la solución (el ácido conjugado y el anión hidrrust). Es vital recordar que el ácido conjugado de una base débil suele ser siempre un ácido débil. De manera similar, la base conjugada de un ácido débil actuará como una base débil.

Cuando una base débil se disuelve en agua, surge el siguiente tipo de equilibrio:

B + H ₂ O ⇌ BH ⁺ + OH ^–

Un par solitario de electrones en la molécula básica absorbe un protón de la molécula de agua en este proceso de equilibrio, lo que resulta en la creación de un ion hidrrust. Cuanto más débil es la base, mayor es la concentración del equilibrio a la izquierda. De manera similar, cuanto más fuerte sea la base, mayor será la concentración de equilibrio a la derecha.

Ejemplos de algunas bases débiles comunes son:

1. Amoníaco (NH ₃ ): El catión amonio (indicado por la fórmula química NH ₄ ⁺ ) y el anión hidrrust están presentes en la solución que se forma cuando el amoníaco se disuelve en agua (también conocida como agua de amoníaco o solución de amoníaco). Sin embargo, vale la pena señalar que solo una pequeña porción del amoníaco disuelto se disocia en estos iones.
2. Trimetilamina (N(CH ₃ ) ₃ ): TMA significa trimetilamina, que es una base débil con la fórmula molecular N(CH ₃ ) ₃ . El amoníaco y el metanol se pueden combinar en presencia de un catalizador para hacer este producto químico. También se puede hacer combinando paraformaldehído y cloruro de amonio en un proceso.
3. Piridina (C ₅ H ₅ N): La piridina es una molécula orgánica similar a la piridina con la fórmula C ₅ H ₅ N. Este compuesto químico es una base débil con una estructura heterocíclica. La piridina tiene una estructura similar al benceno, con la excepción de que uno de los grupos metino está sustituido con un solo átomo de nitrógeno. La piridina es un líquido incoloro que existe a temperaturas y presiones típicas. También vale la pena mencionar que la piridina es una base de Lewis, lo que significa que puede dar pares de electrones a los ácidos de Lewis para producir aductos de Lewis.

Ejemplos de preguntas

Pregunta 1: Explique por qué una solución acuosa de sulfato de sodio es neutra y una solución acuosa de carbonato de sodio es de naturaleza básica.

Responder:

La solución acuosa de sulfato de sodio se hidroliza para crear hidrrust de sodio y ácido sulfúrico, ambos bases fuertes y ácidos. Como resultado, la solución acuosa tiene un pH neutro. Cuando el carbonato de sodio se disuelve en agua, se hidroliza parcialmente, produciendo hidrrust de sodio y ácido carbónico. 

El hidrrust de sodio es ahora una base fuerte que está completamente ionizada y produce una cantidad significativa de iones de hidrrust [OH ^– (aq)]. El ácido carbónico, por otro lado, es un ácido débil que solo está mínimamente ionizado y, por lo tanto, produce una cantidad modesta de iones de hidrógeno [H ⁺ (aq)]. La combinación es básica porque incluye más iones de hidrrust que iones de hidrógeno.

Pregunta 2: ¿Es el hidrrust de sodio una base que no es muy fuerte? ¿Hay alguna razón para creer eso?

Responder:

Una base fuerte es el hidrrust de sodio, una sustancia química que tiene la fórmula NaOH. Esto se debe al hecho de que cuando el hidrrust de sodio se disuelve en agua, se ioniza casi por completo. Los productos químicos básicos que no se ionizan totalmente en el agua se conocen como bases débiles. Un ejemplo de una base débil es el amoníaco. Cuando el NH ₃ se disuelve en agua, interactúa con las moléculas de agua y se disocia en cationes de amonio y aniones de hidrrust. Sin embargo, algo de amoníaco en la solución permanece sindicalizado.

Pregunta 3: ¿Es el agua una base débil?

Responder:

El agua pura, de hecho, actúa como una base débil. En realidad, el agua pura es tanto un ácido débil como un básico débil. Esto se debe a que una pequeña cantidad de agua se disocia en protones y aniones de hidrrust, formando iones de hidronio e iones de hidrrust con las moléculas de agua restantes.

Pregunta 4: ¿Por qué los ácidos como HCl, HNO ₃ y otros tienen propiedades ácidas en soluciones acuosas, pero moléculas como el alcohol y la glucosa no?

Responder:

En soluciones acuosas, las soluciones ionizadas como HCl, HNO3 y otras se vuelven ácidas debido a la presencia de iones H+. Debido a que las soluciones de alcohol y glucosa no generan ninguno de estos iones, no tienen propiedades ácidas.

Pregunta 5: ¿Por qué el ácido en una solución acuosa transmite electricidad?

Responder:

Cuando el ácido forma una solución en agua, se ioniza y la electricidad es transportada a través de él como resultado de la existencia de estos iones.

Pregunta 6: ¿Por qué no guardar la cuajada y las sustancias agrias en recipientes de latón y cobre?

Responder:

Los ácidos en la cuajada y las cosas agrias reaccionan con los recipientes de cobre y latón para generar químicos peligrosos.

Pregunta 7: ¿Por qué el color del papel tornasol seco no cambia cuando se expone al gas HCl seco?

Responder:

La calidad ácida del gas HCl seco no se transmite ya que no libera iones H ⁺ .