Ejercicios: Teorías ácido-base: Arrhenius, Brönsted-Lowry y Lewis

Según la teoría de Arrhenius, el ácido clorhídrico $HCl$ es un ácido y el hidróxido de sodio $NaOH$ es una base. Explica con tus palabras qué ion libera un ácido de Arrhenius al disolverse en agua y qué ion libera una base de Arrhenius. Escribe el nombre y el símbolo de cada ion.

La teoría de Brönsted-Lowry define a los ácidos y a las bases por lo que hacen con los protones $H^+$. Completa las frases: un ácido de Brönsted-Lowry es una sustancia que _ protones, y una base de Brönsted-Lowry es una sustancia que _ protones. Después explica en una frase qué significa que dos especies formen un «par conjugado».

Un compañero de tu colegio afirma que, según la teoría de Lewis, un ácido es una sustancia que dona un par de electrones. Indica si la afirmación es correcta o incorrecta. Si es incorrecta, escribe la definición correcta de ácido y de base de Lewis.

Observa la reacción del amoníaco con el agua:

$NH_3 + H_2O \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-$

1. a) Identifica cuál especie actúa como ácido y cuál como base de Brönsted-Lowry en el sentido directo de la reacción.
2. b) Escribe los dos pares conjugados ácido-base que aparecen.

Samuel disuelve ácido nítrico $HNO_3$ en agua y obtiene la reacción:

$HNO_3 + H_2O \rightarrow NO_3^- + H_3O^+$

1. a) Explica por qué el $HNO_3$ es un ácido tanto para Arrhenius como para Brönsted-Lowry.
2. b) Indica cuál es la base conjugada del $HNO_3$ y cuál es el ácido conjugado del agua en esta reacción.

Valentina tiene la siguiente tabla con tres sustancias y quiere decidir qué teoría permite clasificarlas como base:

Explica cuáles de estas sustancias son bases según Arrhenius y cuáles según Brönsted-Lowry. Justifica por qué la teoría de Brönsted-Lowry es más amplia que la de Arrhenius.

En la reacción entre el trifluoruro de boro y el amoníaco, $BF_3 + NH_3 \rightarrow F_3B{-}NH_3$, no se transfiere ningún protón $H^+$ y tampoco se forman iones $OH^-$. El átomo de boro tiene un orbital vacío y el nitrógeno del amoníaco tiene un par de electrones sin compartir.

1. a) Argumenta por qué esta reacción no puede explicarse como ácido-base con la teoría de Arrhenius ni con la de Brönsted-Lowry.
2. b) Explica cuál de las dos sustancias actúa como ácido de Lewis y cuál como base de Lewis, y por qué.

El ion bicarbonato $HCO_3^-$ puede reaccionar de dos maneras:

(1) $HCO_3^- + H_3O^+ \rightarrow H_2CO_3 + H_2O$

(2) $HCO_3^- + OH^- \rightarrow CO_3^{2-} + H_2O$

1. a) Identifica en cada reacción si el $HCO_3^-$ actúa como ácido o como base de Brönsted-Lowry y escribe el par conjugado correspondiente.
2. b) Explica qué significa que una sustancia sea anfótera y argumenta si el $HCO_3^-$ lo es. Compara con el caso del agua y di por qué una teoría como la de Arrhenius no permite describir este comportamiento con facilidad.