Reacciones de neutralización
Después de un almuerzo con sopa paraguaya y asado, a Fátima le arde el estómago y su mamá le da leche de magnesia. En una chacra de Caacupé, el técnico echa cal al suelo para que crezcan mejor los tomates. Y cuando a Mateo le pica una abeja, su abuela le pone una pasta de bicarbonato. Los tres casos son la misma reacción: un ácido se encuentra con una base y se "cancelan" mutuamente.
Ácidos, bases e indicadores
El jugo de limón es agrio y el jabón es resbaloso. ¿Cómo sabemos si una sustancia es ácida o básica sin probarla?
Indicadores
Un indicador es una sustancia que cambia de color según el pH. Sirven para saber si algo es ácido o básico sin probarlo.
| Indicador | En medio ácido | En medio básico |
|---|---|---|
| Papel tornasol | rojo | azul |
| Fenolftaleína | incolora | rosa intenso |
| Repollo morado | rojo o rosa | verde o amarillo |
| Agua de flor de jamaica | roja intensa | azulada o verdosa |
El indicador universal muestra toda una gama de colores.
Clasificá cada una de estas sustancias como ácido, base o sal: a) $HNO_3$ (ácido nítrico) b) $KOH$ (hidróxido de potasio) c) $NaCl$ (cloruro de sodio) d) $H_2SO_4$…
Clasificá cada una de estas sustancias como ácido, base o sal:
- a) $HNO_3$ (ácido nítrico)
- b) $KOH$ (hidróxido de potasio)
- c) $NaCl$ (cloruro de sodio)
- d) $H_2SO_4$ (ácido sulfúrico)
- e) $Ca(OH)_2$ (hidróxido de calcio)
Neutralización: ácido + base → sal + agua
Al mezclar ácido clorhídrico e hidróxido de sodio (soda cáustica), dos sustancias corrosivas, se obtiene agua con sal. ¿Qué pasa entre las partículas para que pierdan su agresividad?
¿Por qué ocurre? El ion $\text{H}^+$ del ácido y el ion $\text{OH}^-$ de la base tienen cargas contrarias y se unen para formar una molécula de agua, neutra y muy estable. Esa es la idea central de toda neutralización:
$$\text{H}^+ + \text{OH}^- \rightarrow \text{H}_2\text{O}$$En esta ecuación iónica también se conserva la carga: a la izquierda $(+1) + (-1) = 0$ y a la derecha el agua es neutra, $0$. Por eso HCl con NaOH y HNO₃ con KOH son «la misma reacción»: en ambas, lo que cambia es solo la sal.
Completá el esquema general de una reacción de neutralización con las palabras que faltan: «Un $\dots$ reacciona con una $\dots$ y se forman una $\dots$ y $\dots$». Poné…
Completá el esquema general de una reacción de neutralización con las palabras que faltan: «Un $\dots$ reacciona con una $\dots$ y se forman una $\dots$ y $\dots$». Poné después un ejemplo con la reacción entre el ácido clorhídrico y el hidróxido de sodio.
En el laboratorio se mezcla ácido clorhídrico ($HCl$) con hidróxido de sodio ($NaOH$) y se forma cloruro de sodio ($NaCl$), la sal común, y agua. Escribí la ecuación de…
En el laboratorio se mezcla ácido clorhídrico ($HCl$) con hidróxido de sodio ($NaOH$) y se forma cloruro de sodio ($NaCl$), la sal común, y agua. Escribí la ecuación de la reacción y comprobá contando átomos que está ajustada.
Escribí la fórmula y el nombre de la sal que se forma en cada neutralización: a) Ácido clorhídrico ($HCl$) con hidróxido de potasio ($KOH$). b) Ácido nítrico ($HNO_3$)…
Escribí la fórmula y el nombre de la sal que se forma en cada neutralización:
- a) Ácido clorhídrico ($HCl$) con hidróxido de potasio ($KOH$).
- b) Ácido nítrico ($HNO_3$) con hidróxido de sodio ($NaOH$).
Balancear neutralizaciones
Si el ácido aporta más de un $\text{H}^+$ o la base más de un $\text{OH}^-$, hay que balancear con coeficientes (nunca cambiés los subíndices). Truco: primero el metal y el resto del ácido; hidrógeno y oxígeno al final.
El ácido sulfúrico ($H_2SO_4$) reacciona con el hidróxido de calcio ($Ca(OH)2$) y se forma sulfato de calcio ($CaSO_4$) y agua. Escribí la ecuación y ajustala; fijate…
El ácido sulfúrico ($H_2SO_4$) reacciona con el hidróxido de calcio ($Ca(OH)_2$) y se forma sulfato de calcio ($CaSO_4$) y agua. Escribí la ecuación y ajustala; fijate bien en cuántas moléculas de agua se forman por cada sulfato de calcio.
Escribí y ajustá la ecuación de la neutralización entre el ácido clorhídrico ($HCl$) y el hidróxido de calcio ($Ca(OH)2$), en la que se forma cloruro de calcio…
Escribí y ajustá la ecuación de la neutralización entre el ácido clorhídrico ($HCl$) y el hidróxido de calcio ($Ca(OH)_2$), en la que se forma cloruro de calcio ($CaCl_2$) y agua.
Escribí y ajustá la ecuación de la neutralización del ácido sulfúrico ($H_2SO_4$) con hidróxido de sodio ($NaOH$), en la que se forma sulfato de sodio ($Na_2SO_4$) y…
Escribí y ajustá la ecuación de la neutralización del ácido sulfúrico ($H_2SO_4$) con hidróxido de sodio ($NaOH$), en la que se forma sulfato de sodio ($Na_2SO_4$) y agua.
El ácido fosfórico ($H_3PO_4$), presente en algunos refrescos de cola, reacciona con el hidróxido de calcio y forma fosfato de calcio ($Ca_3(PO_4)2$) y agua. a) Escribí…
El ácido fosfórico ($H_3PO_4$), presente en algunos refrescos de cola, reacciona con el hidróxido de calcio y forma fosfato de calcio ($Ca_3(PO_4)_2$) y agua.
- a) Escribí y ajustá la ecuación (te van a hacer falta los coeficientes $2$, $3$ y $6$).
- b) ¿Cuántos moles de agua se forman por cada mol de ácido fosfórico?
- c) Explicá por qué en este ajuste no basta con mirar un solo elemento y conviene empezar ajustando el calcio y el fósforo antes que el hidrógeno y el oxígeno.
Deducir ácido y base a partir de la sal
Podés ir al revés: de la sal que quedó, adivinar qué reaccionó. El metal viene de la base y el resto de la sal viene del ácido.
| Sal | Metal → base | Resto → ácido |
|---|---|---|
| $\text{NaCl}$ | $\text{Na}$ → $\text{NaOH}$ | $\text{Cl}$ → $\text{HCl}$ |
| $\text{KNO}_3$ | $\text{K}$ → $\text{KOH}$ | $\text{NO}_3$ → $\text{HNO}_3$ |
| $\text{CaSO}_4$ | $\text{Ca}$ → $\text{Ca(OH)}_2$ | $\text{SO}_4$ → $\text{H}_2\text{SO}_4$ |
En tres vasos hay disueltas las sales que quedaron tras tres neutralizaciones completas: cloruro de potasio ($KCl$), nitrato de sodio ($NaNO_3$) y sulfato de calcio…
En tres vasos hay disueltas las sales que quedaron tras tres neutralizaciones completas: cloruro de potasio ($KCl$), nitrato de sodio ($NaNO_3$) y sulfato de calcio ($CaSO_4$). Deducí qué ácido y qué base se neutralizaron en cada vaso y escribí la ecuación ajustada de cada reacción.
El corazón de toda neutralización es la unión del ion $H^+$ del ácido con el ion $OH^-$ de la base para formar agua: $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$, como se muestra en el…
El corazón de toda neutralización es la unión del ion $H^+$ del ácido con el ion $OH^-$ de la base para formar agua: $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$, como se muestra en el esquema.
- a) Comprobá que esa ecuación iónica está ajustada en átomos y también en carga eléctrica.
- b) Usando esa idea, explicá qué tienen en común estas dos reacciones: $HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O$ y $HNO_3 + KOH \rightarrow KNO_3 + H_2O$.
Neutralizar en la vida diaria
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Antiácidos. El jugo gástrico tiene ácido clorhídrico. La leche de magnesia, con $\text{Mg(OH)}_2$, lo neutraliza: $\text{Mg(OH)}_2 + 2\ \text{HCl} \rightarrow \text{MgCl}_2 + 2\ \text{H}_2\text{O}$.
-
Bicarbonato de sodio. No es un hidróxido, pero también neutraliza: $\text{NaHCO}_3 + \text{HCl} \rightarrow \text{NaCl} + \text{H}_2\text{O} + \text{CO}_2$. Se forma además $\text{CO}_2$ gaseoso: por eso hay burbujas.
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Suelos ácidos. En el campo, como en las chacras, se corrigen con cal, $\text{Ca(OH)}_2$. Si te pasás, el suelo queda básico y tampoco sirve para el cultivo.
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Picaduras. La abeja inyecta un ácido (se trata con una base suave, como bicarbonato); la avispa, una sustancia básica (se trata con un ácido suave, como vinagre).
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Lluvia ácida y mármol. La lluvia ácida contiene $\text{H}_2\text{SO}_4$ y ataca el mármol ($\text{CaCO}_3$): un ácido reacciona con un carbonato y da sal, agua y $\text{CO}_2$.
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Residuos. Los residuos ácidos o básicos de un laboratorio se neutralizan antes de desecharlos.
El jugo gástrico del estómago contiene ácido clorhídrico. Cuando hay ardor, los antiácidos de la farmacia, que contienen bases como el hidróxido de magnesio, lo alivian.…
El jugo gástrico del estómago contiene ácido clorhídrico. Cuando hay ardor, los antiácidos de la farmacia, que contienen bases como el hidróxido de magnesio, lo alivian. Explicá, usando el esquema de la neutralización, cómo actúa un antiácido en el estómago.
El papel tornasol se pone rojo en medio ácido y azul en medio básico. a) ¿De qué color se pondrá en una solución de $HCl$? b) ¿Y en una solución de $NaOH$? c) Mezclamos…
El papel tornasol se pone rojo en medio ácido y azul en medio básico.
- a) ¿De qué color se pondrá en una solución de $HCl$?
- b) ¿Y en una solución de $NaOH$?
- c) Mezclamos las dos soluciones en las cantidades justas para que la neutralización sea completa: razoná por qué el papel tornasol ya no indica ni ácido ni base en la mezcla resultante.
Un antiácido efervescente contiene bicarbonato de sodio ($NaHCO_3$), que reacciona con el ácido clorhídrico así: $NaHCO_3 + HCl \rightarrow NaCl + H_2O + CO_2$. a)…
Un antiácido efervescente contiene bicarbonato de sodio ($NaHCO_3$), que reacciona con el ácido clorhídrico así: $NaHCO_3 + HCl \rightarrow NaCl + H_2O + CO_2$.
- a) Comprobá contando átomos que la ecuación está ajustada.
- b) ¿Por qué se forman burbujas al echar la pastilla en un vaso con ácido?
- c) ¿En qué se diferencia esta reacción de una neutralización «clásica» como la del $NaOH$ con el $HCl$?
La picadura de una abeja inyecta un ácido (ácido metanoico) y la de una avispa, una sustancia básica. En el botiquín hay vinagre (ácido acético diluido) y una pasta de…
La picadura de una abeja inyecta un ácido (ácido metanoico) y la de una avispa, una sustancia básica. En el botiquín hay vinagre (ácido acético diluido) y una pasta de bicarbonato de sodio.
- a) ¿Cuál de los dos remedios pondrías sobre cada picadura? Justificá con el esquema de la neutralización.
- b) Un amigo asegura que «el vinagre sirve para todas las picaduras». Explicale por qué no tiene razón y qué ocurriría si pone vinagre sobre una picadura de abeja.
Volvé al principio: la leche de magnesia de Fátima y la cal de la chacra son bases que neutralizan un ácido; la pasta de bicarbonato en la picadura de abeja de Mateo también, porque la abeja inyecta un ácido. Si lo hubiera picado una avispa, que inyecta una base, le habría convenido vinagre.
Ampliación: lo que va más allá del programa
Moles y proporciones
Los coeficientes de la ecuación balanceada dicen en qué proporción reaccionan los moles. En $\text{Mg(OH)}_2 + 2\ \text{HCl} \rightarrow \text{MgCl}_2 + 2\ \text{H}_2\text{O}$, 1 mol de base neutraliza 2 mol de ácido; por eso $0{,}1\ \text{mol}$ de $\text{HCl}$ necesitan $0{,}05\ \text{mol}$ de $\text{Mg(OH)}_2$.
Si no se respeta la proporción, sobra uno de los reactivos y el pH final no es 7. Ejemplo: $0{,}1\ \text{mol}$ de $\text{H}_2\text{SO}_4$ necesitan $0{,}2\ \text{mol}$ de $\text{NaOH}$. Con solo $0{,}1\ \text{mol}$ de $\text{NaOH}$ sobra ácido y la solución queda ácida; con $0{,}2\ \text{mol}$ queda neutra.
¿Qué antiácido rinde más por gramo?
Se divide el número de moles de $\text{HCl}$ que neutraliza cada mol entre su masa molar: $\text{Mg(OH)}_2$, $\frac{2}{58} \approx 0{,}034$; $\text{CaCO}_3$, $\frac{2}{100} = 0{,}020$; $\text{NaHCO}_3$, $\frac{1}{84} \approx 0{,}012$ mol de $\text{HCl}$ por gramo. Importa lo que neutraliza cada gramo, no cada mol.
Curva de valoración
Al añadir base poco a poco a un ácido y medir el pH, este sube despacio al principio y da un salto brusco en el punto de neutralización, cuando los moles de $\text{H}^+$ y $\text{OH}^-$ se igualan. Después sube despacio otra vez porque solo queda base en exceso.
Una base sin hidróxido
Hay tres teorías que explican los ácidos y las bases. Arrhenius: el ácido libera $\text{H}^+$ y la base libera $\text{OH}^-$ en agua. Brönsted-Lowry: el ácido es un donador de protones ($\text{H}^+$) y la base es un aceptor. Lewis: el ácido es un aceptor de un par de electrones y la base es un donador de ese par. Cada teoría incluye más casos que la anterior; las verás con detalle en los apartados ACIDOS-TEOACBA, ACIDOS-PHPOH y ACIDOS-USOACBA.
Según Brönsted-Lowry, una base es toda sustancia que acepta iones $\text{H}^+$. El amoniaco, $\text{NH}_3$, lo hace: $\text{NH}_3 + \text{HCl} \rightarrow \text{NH}_4\text{Cl}$. No se forma agua porque no hay $\text{OH}^-$ que aporte el oxígeno.
Las fachadas y estatuas de mármol (carbonato de calcio, $CaCO_3$) se deterioran con la lluvia ácida, que contiene ácido sulfúrico ($H_2SO_4$). a) Escribí y ajustá la…
Las fachadas y estatuas de mármol (carbonato de calcio, $CaCO_3$) se deterioran con la lluvia ácida, que contiene ácido sulfúrico ($H_2SO_4$).
- a) Escribí y ajustá la reacción entre el ácido sulfúrico y el carbonato de calcio, en la que se forma sulfato de calcio ($CaSO_4$), agua y dióxido de carbono.
- b) Explicá por qué esta reacción «se come» poco a poco las estatuas.
- c) El granito no contiene carbonatos: razoná por qué los edificios de granito resisten mejor la lluvia ácida que los de mármol.