Conceptos de Equilibrio

Anteriormente, los ácidos, las bases y las sales se identificaban mediante la prueba de sus soluciones acuosas. Un ácido se define como una sustancia que provoca un sabor agrio en el agua, vuelve rojo el tornasol azul y neutraliza las bases. Si una solución acuosa de una sustancia tiene un sabor amargo, se vuelve rojo tornasol azul o neutraliza los ácidos, se denomina base. La sal es un material no reactivo que no tiene impacto en el tornasol en una solución acuosa. Los electrolitos, según Faraday, son ácidos, bases y sales. Además, Liebig propuso que los ácidos son compuestos que contienen hidrógeno y que pueden ser reemplazados por metales.

• Ácidos: La acidez es una característica distintiva de los ácidos. Las sustancias ácidas suelen ser extremadamente ácidas. Además del ácido clorhídrico, existen muchos otros tipos de ácidos en nuestro entorno. Las frutas cítricas como los limones y las naranjas contienen ácidos cítrico y ascórbico, mientras que el ácido tartárico se encuentra en la pasta de tamarindo. 
• Bases: Las bases hacen que el papel tornasol rojo se vuelva azul, mientras que el papel tornasol azul permanece azul. Tienen un sabor amargo y una sensación jabonosa. Otras bases comunes incluyen el bicarbonato de sodio, que se usa para cocinar, y la lejía doméstica. 
• Sales: otras sales comunes además del cloruro de sodio incluyen nitrato de sodio, sulfato de bario y otras. El cloruro de sodio, también conocido como sal común, es un subproducto de la reacción del ácido clorhídrico (ácido) y el hidrrust de sodio (base). Un grupo de iones de sodio con carga positiva e iones de cloruro con carga negativa se mantiene unido por fuerzas electrostáticas en el cloruro de sodio sólido. Las fuerzas electrostáticas entre cargas opuestas son inversamente proporcionales a la constante dieléctrica del medio. 

En otras palabras, la combinación de un compuesto ácido y básico puede dar como resultado sales. El agua, el solvente universal, tiene una constante dieléctrica de 80. Como resultado, cuando el cloruro de sodio se disuelve en agua, la constante dieléctrica del agua reduce la fuerza electrostática, lo que permite que los iones se muevan libremente en la solución. Debido a la hidratación con moléculas de agua, también están bien separados.

Ionización y disociación

Cuando un compuesto iónico sólido se disuelve en agua, se produce la disociación, que es la separación de los iones de un cristal iónico. La ionización, por otro lado, es el proceso por el cual una molécula neutra se descompone en iones cargados cuando se disuelve en una solución. El grado de ionización está determinado por la fuerza de los enlaces iónicos y el grado de solvatación de los iones. Los siguientes son los tres conceptos modernos más importantes de ácidos y bases.

Concepto Arrhenius

Según el concepto de Arrhenius, los ácidos son sustancias que producen iones H ⁺ cuando se disuelven en agua, mientras que las bases son sustancias que producen iones OH- cuando ^se disuelven en agua. Las reacciones ácido-base, según Arrhenius, se distinguen por ácidos que se disocian en una solución acuosa para formar iones de hidrógeno y bases que se disocian en una solución acuosa para formar iones de hidrrust.

HA → H ⁺ + A ^– (Ácido)

Limitaciones del Concepto Arrhenius:

1. Los ácidos y las bases no pueden existir sin la presencia de agua. El HCl seco no puede funcionar como un ácido. El HCl solo actúa como ácido en agua y no en ningún otro solvente.
2. El concepto no explica por qué las sustancias en solventes no acuosos son ácidas o básicas.
3. Aunque las reacciones que involucran la formación de sales pueden ocurrir en ausencia de un solvente, el proceso de neutralización solo es posible para reacciones que pueden ocurrir en soluciones acuosas.
4. Algunas sales, como AlCl ₃ , tienen un carácter ácido en una solución acuosa que no se puede explicar.
5. Para definir la naturaleza fundamental del NH ₃ , se requiere una explicación tanto extensa como artificial.

Concepto de Bronsted-Lowry

Bronsted y Lowry ofrecieron un concepto más amplio de ácidos y bases en 1923. Según ellos, un ácido es cualquier material que contiene hidrógeno (molécula, anión o catión) que puede dar un protón a otro, mientras que una base es cualquier material que contiene hidrógeno. material (molécula, anión o catión) que puede absorber un protón de otro. Como resultado, los ácidos son donantes de protones y las bases son aceptores de protones.

Pares ácido-base conjugados

Considere una reacción

H ₂ O + HCl ⇔ H ₃ O ⁺  + Cl ^–

El HCl dona un protón al agua en esta reacción y, por lo tanto, es un ácido. El agua, por otro lado, acepta un protón del HCl y, como resultado, se convierte en una base. Los iones H ₃ O ⁺ donan un protón al ion Cl ^– en la reacción inversa, que en equilibrio procede a la misma velocidad que la reacción directa, y por lo tanto H ₃ O ⁺ , un ion es un ácido. El ion Cl ^– es una base porque acepta un protón del ion H ₃ O ⁺ . Los pares ácido-base conjugados son pares ácido-base en los que los miembros de la reacción pueden formarse entre sí por la ganancia o pérdida de protones.

Limitaciones del concepto de Bronsted Lowry:

1. Bronsted Lowry no pudo explicar la reacción que se produjo en disolventes no protónicos como el COCl ₃ y otros.
2. No puede explicar las reacciones entre rusts ácidos como etc. y rusts básicos como etc., que pueden ocurrir fácilmente en ausencia de un solvente, por ejemplo (sin transferencia de protones)
3. Sustancias como BF ₃ , AlCl ₃ y otras no contienen hidrógeno, por lo que no pueden donar un protón, pero aun así se comportan como ácidos.

Concepto Lewis

La teoría de Lewis de las reacciones ácido-base establece que las bases donan pares de electrones, mientras que los ácidos aceptan pares de electrones. Como resultado, un ácido de Lewis es un aceptor de pares de electrones. La teoría de Lewis tiene la ventaja de poder complementar el modelo de oxidación-reducción. Las reacciones de oxidación-reducción ocurren cuando se transfieren electrones de un átomo a otro, lo que resulta en un cambio neto en el número de oxidación de uno o más átomos. La teoría de Lewis también propuso que cuando los ácidos reaccionan con las bases, comparten un par de electrones pero no cambian los números de oxidación de los átomos. O se transfiere un electrón de un átomo a otro, o los átomos comparten un par de electrones.

Al(OH) ₃ + 3H ⁺ → Al ³⁺ + 3H ₂ O (El hidrrust de aluminio actúa como base)

Al(OH) ₃ + OH ^– → Al(OH) ₄ ^– (El hidrrust de aluminio actúa como un ácido)

Estas reacciones son claramente visibles: el hidrrust de aluminio actúa como base cuando acepta protones. Actúa como un ácido cuando acepta electrones. Esta teoría ácido-base de Lewis también explica por qué los rusts no metálicos como el dirust de carbono se disuelven en agua para formar ácidos como el ácido carbónico H ₂ CO ₃ .

Limitaciones del concepto de Lewis

1. El concepto de Lewis proporcionó una idea generalizada que abarcaba todas las reacciones y compuestos de coordinación. Este no es siempre el caso.
2. El concepto de Lewis no proporciona una idea sobre la fuerza relativa de ácidos y bases.
3. El concepto de Lewis contradice el concepto de reacción ácido-base.
4. El concepto de Lewis no ha abordado el comportamiento de los ácidos protónicos como el HCl.

Ejemplos de preguntas 

Pregunta 1: ¿Qué es la sal en ácido-base y sal?

Responder:

Una sal es una sustancia formada por la reacción de un ácido y una base en química. Los iones positivos (cationes) de las bases y los iones negativos (aniones) de los ácidos forman sales. La reacción de neutralización ocurre cuando el ácido y la base reaccionan.

Pregunta 2: ¿Es el NH ₄ Cl una sal básica?

Responder:

Debido a que es una sal de un ácido fuerte (es decir, ácido clorhídrico) y una base débil, el cloruro de amonio (fórmula química NH ₄ Cl) es una sal ácida (es decir, hidrrust de amonio).

Pregunta 3: ¿Cuáles son los tipos de ácidos?

Responder:

Hay dos tipos principales de ácidos: ácidos orgánicos y ácidos inorgánicos.

Pregunta 4: ¿Qué sucede cuando la sal reacciona con HCl?

Responder:

El ácido es ácido clorhídrico débil y el metal es hierro. Para generar cloruro de hierro (II) e hidrógeno, se agrega ácido clorhídrico diluido a las limaduras de hierro. El hierro reemplaza el hidrógeno del ácido clorhídrico en esta reacción, lo que da como resultado cloruro de hierro e hidrógeno. Esta es una reacción de desplazamiento simple en el caso del gas.

Pregunta 5: ¿La sal es básica o ácida?

Responder:

Solo cuando una base conjugada de ácido débil está presente en la sal, se vuelve básica. El cloruro de sodio, por ejemplo, contiene cloruro (Cl ^– ), la base conjugada del HCl.