Ácidos y bases según Brönsted-Lowry
Camila exprime un limón en un vaso y el jugo sabe agrio. Su abuela, en Cuenca, toma una cucharada de leche de magnesia cuando le arde el estómago. ¿Qué tienen en común el limón, el jugo gástrico y la leche de magnesia? ¿Por qué una sustancia «apaga» a la otra? La respuesta está en una partícula diminuta que pasa de una especie a otra: el protón.
Ácidos y bases: el protón que viaja
Muchas sustancias de tu cocina se pueden separar en dos grupos. Los ácidos tienen sabor agrio (limón, vinagre, naranjilla). Las bases son jabonosas al tacto y amargas (leche de magnesia, bicarbonato de sodio). Pero la ciencia no se guía por el sabor: se guía por lo que pasa con las partículas.
En 1923, Johannes Brönsted y Thomas Lowry propusieron, cada uno por su lado, una idea sencilla: lo que importa es quién cede y quién recibe un protón, $\mathrm{H^+}$. Un átomo de hidrógeno sin su electrón es solo un protón.
Una reacción ácido-base es, entonces, una transferencia de protones. Nadie cede si nadie recibe: siempre hay un ácido y una base trabajando juntos.
Fíjate en el cloruro de hidrógeno disuelto en agua, el mismo ácido que hay en tu estómago:
$$\mathrm{HCl} + \mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{Cl^-} + \mathrm{H_3O^+}$$El $\mathrm{HCl}$ entrega su $\mathrm{H^+}$. El agua lo recibe y se convierte en el ion hidronio, $\mathrm{H_3O^+}$.
Según la teoría de Brönsted-Lowry, ¿cómo se define un ácido y cómo se define una base? Escribe una definición para cada uno, mencionando qué partícula se transfiere en…
Según la teoría de Brönsted-Lowry, ¿cómo se define un ácido y cómo se define una base? Escribe una definición para cada uno, mencionando qué partícula se transfiere en la reacción.
En la reacción $\mathrm{HCl} + \mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{Cl^-} + \mathrm{H_3O^+}$, indica cuál especie actúa como ácido y cuál como base de Brönsted-Lowry.…
En la reacción $\mathrm{HCl} + \mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{Cl^-} + \mathrm{H_3O^+}$, indica cuál especie actúa como ácido y cuál como base de Brönsted-Lowry. Justifica tu respuesta en una frase.
Pares conjugados
Cuando un ácido cede su protón, lo que queda puede volver a recibirlo. Eso que queda es una base. Y cuando una base recibe un protón, se convierte en una especie que puede volver a cederlo: un ácido.
$$\text{ácido} \;\rightleftharpoons\; \text{base conjugada} + \mathrm{H^+}$$Mira el amoníaco, presente en muchos limpiadores, disuelto en agua:
$$\mathrm{NH_3} + \mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{NH_4^+} + \mathrm{OH^-}$$El $\mathrm{NH_3}$ recibe un $\mathrm{H^+}$ y se vuelve $\mathrm{NH_4^+}$. El agua cede un $\mathrm{H^+}$ y se vuelve $\mathrm{OH^-}$. Hay dos pares conjugados:
| Par | Ácido | Base conjugada |
|---|---|---|
| 1 | $\mathrm{NH_4^+}$ | $\mathrm{NH_3}$ |
| 2 | $\mathrm{H_2O}$ | $\mathrm{OH^-}$ |
El amoníaco reacciona con el agua según la ecuación $\mathrm{NH_3} + \mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{NH_4^+} + \mathrm{OH^-}$. Identifica el par ácido-base…
El amoníaco reacciona con el agua según la ecuación $\mathrm{NH_3} + \mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{NH_4^+} + \mathrm{OH^-}$. Identifica el par ácido-base conjugado que se forma con el $\mathrm{NH_3}$ y el que se forma con el $\mathrm{H_2O}$. Explica qué partícula pasó de una especie a otra.
Escribe la base conjugada de cada uno de estos ácidos: $\mathrm{HNO_3}$, $\mathrm{H_2CO_3}$ y $\mathrm{NH_4^+}$. Luego escribe el ácido conjugado de cada una de estas…
Escribe la base conjugada de cada uno de estos ácidos: $\mathrm{HNO_3}$, $\mathrm{H_2CO_3}$ y $\mathrm{NH_4^+}$. Luego escribe el ácido conjugado de cada una de estas bases: $\mathrm{OH^-}$, $\mathrm{HCO_3^-}$ y $\mathrm{NH_3}$.
El agua: una sustancia anfótera
En las dos reacciones anteriores el agua apareció con papeles distintos. Con el $\mathrm{HCl}$ recibió un protón (base). Con el $\mathrm{NH_3}$ lo cedió (ácido).
$$\mathrm{HCl} + \mathrm{H_2O} \rightarrow \mathrm{Cl^-} + \mathrm{H_3O^+} \qquad (\mathrm{H_2O}\text{ = base})$$ $$\mathrm{NH_3} + \mathrm{H_2O} \rightleftharpoons \mathrm{NH_4^+} + \mathrm{OH^-} \qquad (\mathrm{H_2O}\text{ = ácido})$$El agua puede hacerlo porque tiene hidrógenos que puede ceder y pares de electrones con los que puede captar un $\mathrm{H^+}$. Por eso casi toda la química ácido-base de la vida diaria ocurre en agua.
El agua puede comportarse como ácido o como base según con quién reaccione. Con $\mathrm{HCl}$ forma $\mathrm{H_3O^+}$ y con $\mathrm{NH_3}$ forma $\mathrm{OH^-}$.…
El agua puede comportarse como ácido o como base según con quién reaccione. Con $\mathrm{HCl}$ forma $\mathrm{H_3O^+}$ y con $\mathrm{NH_3}$ forma $\mathrm{OH^-}$. Escribe las dos ecuaciones, identifica en cada una el papel del agua y los pares conjugados, y explica qué significa que el agua sea una sustancia anfótera.
Neutralización: ácido + base
Cuando un ácido se encuentra con una base, el ácido cede protones y la base los recibe. Los efectos ácidos y básicos se compensan: es una neutralización. En agua, lo que realmente ocurre es:
$$\mathrm{H_3O^+} + \mathrm{OH^-} \rightarrow 2\,\mathrm{H_2O}$$De forma general, un ácido y un hidróxido dan sal + agua:
$$\text{ácido} + \text{base} \rightarrow \text{sal} + \text{agua}$$Un ejemplo con la leche de magnesia ($\mathrm{Mg(OH)_2}$) frente al ácido clorhídrico del jugo gástrico:
$$\mathrm{Mg(OH)_2} + 2\,\mathrm{HCl} \rightarrow \mathrm{MgCl_2} + 2\,\mathrm{H_2O}$$Por eso la leche de magnesia alivia la acidez: gasta parte del $\mathrm{HCl}$ sobrante en el estómago.
Camila prepara una limonada en su casa en Cuenca. El jugo de limón contiene ácido cítrico y la leche de magnesia que se usa como antiácido contiene $\mathrm{Mg(OH)2}$.…
Camila prepara una limonada en su casa en Cuenca. El jugo de limón contiene ácido cítrico y la leche de magnesia que se usa como antiácido contiene $\mathrm{Mg(OH)_2}$. Clasifica cada sustancia como ácido o base y explica qué ocurre, en términos generales, si se mezclan.
Santiago toma una tableta antiácida con carbonato de calcio, $\mathrm{CaCO_3}$, por la acidez estomacal causada por el exceso de $\mathrm{HCl}$ del jugo gástrico.…
Santiago toma una tableta antiácida con carbonato de calcio, $\mathrm{CaCO_3}$, por la acidez estomacal causada por el exceso de $\mathrm{HCl}$ del jugo gástrico. Escribe la ecuación química balanceada de la reacción, indica los productos y explica por qué se considera una reacción de neutralización.
Valentina quiere quitar el sarro de la jarra de su cocina, formado sobre todo por $\mathrm{CaCO_3}$, y duda entre usar vinagre (contiene ácido acético,…
Valentina quiere quitar el sarro de la jarra de su cocina, formado sobre todo por $\mathrm{CaCO_3}$, y duda entre usar vinagre (contiene ácido acético, $\mathrm{CH_3COOH}$) o una solución de bicarbonato de sodio, $\mathrm{NaHCO_3}$. Analiza cuál de las dos opciones es adecuada según la teoría de Brönsted-Lowry, escribe la ecuación balanceada de la reacción que ocurre y justifica por qué la otra opción no sería eficaz.