Ácido es una sustancia química cuyas soluciones acuosas se caracterizan por la capacidad de reaccionar con bases y ciertos metales para formar sales. Las soluciones acuosas de ácidos tienen un pH inferior a 7. Se dice que los productos químicos o sustancias que tienen la propiedad de un ácido son ácidos.

¿Qué son los ácidos y las bases?

Existen tres definiciones comunes utilizadas para describir los ácidos y las bases: Ácidos y bases de Arrhenius, ácidos y bases de Brønsted-Lowry, y ácidos y bases de Lewis.

Acido propiedades

Aunque esto hace que suene como si tuvieras que aprender sobre los ácidos y las bases tres veces, la buena noticia es que para muchos propósitos prácticos, estas tres definiciones son aproximadamente equivalentes.

Ácidos y Bases Arrhenius

A finales del siglo XIX, nuestro viejo amigo Svante Arrhenius elaboró definiciones de ácidos y bases mientras trabajaba en problemas de cinética.

Según Arrhenius, los ácidos son compuestos que se descomponen en el agua para emitir iones de hidronio (H+). Un ejemplo común de un ácido Arrhenius es el ácido clorhídrico (HCl):

HCl ⇔ H+ + Cl-

Formulación de los Ácidos

Las fórmulas para ácidos suelen empezar con hidrógeno, aunque los ácidos orgánicos son una notable excepción. Los nombres y fórmulas de algunos ácidos comunes se dan en la siguiente tabla:

Las bases de Arrhenius se definen como compuestos que causan la formación del ión hidróxido cuando se colocan en el agua. Un ejemplo de una base de Arrhenius es el hidróxido de sodio (NaOH):

NaOH ⇔ Na+ + OH-

Las bases típicamente tienen “OH” en sus fórmulas, aunque hay excepciones. Por ejemplo, el amoníaco (NH3) no contiene iones de hidróxido, sino que los forma cuando reacciona con el agua:

NH3 + H2O ⇔ NH4+ + OH-

Algunos óxidos forman ácidos o bases cuando se añade agua. Debido a que estos compuestos no contienen iones H+ u OH- a menos que reaccionen con el agua, se llaman “anhídridos”.

Típicamente, los óxidos de no metales son anhídridos ácidos (forman ácido cuando se colocan en el agua), y los óxidos de metales son anhídridos básicos (formando una base cuando se colocan en el agua).

Ácidos y Bases Brønsted-Lowry

A principios del siglo XX, Johannes Brønsted y Thomas Lowry propusieron una definición alternativa de ácidos y bases para tener en cuenta el hecho de que el amoníaco puede neutralizar la acidez del HCl incluso si no hay agua presente.

Este fenómeno les mostró que el amoníaco es una base, incluso cuando no hay agua alrededor para formar iones de hidróxido.

Un ácido Brønsted-Lowry se define como un compuesto que da iones de hidronio a otro compuesto; por ejemplo, el ácido clorhídrico da iones H+ a los compuestos con los que reacciona.

Las bases Brønsted-Lowry son compuestos que pueden aceptar iones de hidronio: cuando el amoníaco obtiene un ión de hidronio del HCl, forma el ión amonio.

Reacciones de un ácido Brønsted-Lowry

La siguiente ecuación representa la reacción de un ácido Brønsted-Lowry con una base Brønsted-Lowry:

HNO3 + NH3 ⇔ NO3- + NH4+

En esta reacción, el ácido nítrico se comporta como un ácido porque da un protón al amoníaco. El amoniaco se comporta como una base porque acepta el protón del ácido nítrico.

Sin embargo, si observamos el otro lado de la ecuación, encontramos los iones de nitrato y amonio. Debido a que el ión nitrato puede aceptar protones del ión amonio (para formar HNO3), el ión nitrato es una base Brønsted-Lowry muy débil.

Debido a que el ion amonio tiene un protón extra para donar (en este caso al ion nitrato), es un ácido Brønsted-Lowry.

El ión nitrato se basa en la molécula de ácido nítrico, por lo que decimos que es la base conjugada del ácido nítrico. Del mismo modo, el ión amonio es el ácido conjugado del amoníaco.

Juntos, un ácido con su base conjugada (como HNO3 y NO3-) o una base con su ácido conjugado (como NH3 y NH4+) se denomina par ácido-base conjugado.

Ácidos y Bases de Lewis

En la definición de ácidos y bases de Brønsted-Lowry, una base se define como un compuesto que puede aceptar un protón. Sin embargo, ¿cómo acepta el protón?

Una característica que las bases Brønsted-Lowry tienen en común entre sí es que tienen un par de electrones no compartidos. Cuando un ión de hidronio viene deambulando por la molécula, a veces los pares solitarios se acercan y la agarran.

Un ejemplo de esto es cuando el amoníaco acepta un protón en una solución ácida:

El amoníaco puede tomar un protón del ácido nítrico con su único par de electrones.

Una forma de ver este proceso es que el átomo de amoníaco está donando su único par al protón. Debido a que los pares solitarios conducen esta reacción química, tenemos una nueva definición de acidez y basicidad, llamada “acidez/basicidad de Lewis”.

Una base de Lewis es un compuesto que dona un par de electrones a otro compuesto (el amoníaco de nuestro ejemplo). Un ácido de Lewis es un compuesto que acepta un par de electrones (el ión H+ en nuestro ejemplo).

Significados moleculares

Las bases de Lewis son sustancias químicas que pueden donar pares de electrones. Los ácidos de Lewis son sustancias químicas que pueden aceptarlos.

Aunque en nuestro ejemplo teníamos amoníaco donando un par solitario a un protón, el par solitario en amoníaco también puede reaccionar con muchos otros compuestos.

Por ejemplo, el amoníaco puede donar su único par de electrones a BH3 El único par de amoníaco que se adhiere al BH3.

En este proceso, el amoníaco es la base de Lewis y BH3 es el ácido de Lewis.

Generalmente, la definición de Lewis de ácidos y bases es la más útil porque es la más inclusiva de las tres definiciones.

Por ejemplo, la definición de Brønsted-Lowry de un ácido incluye la HF pero no la BH3, que no pierde un protón cuando es unido por los pares solitarios en una base de Lewis.

Introducción a los Ácidos

Muchos de nosotros hemos oído hablar del término pH, que en general es la medida de la cantidad de acidez o alcalinidad que hay en una solución.

Más específicamente, es una medida de la cantidad de protones o iones de hidrógeno que están presentes en una solución acuosa.

Los ácidos son los principales contribuyentes a la medición del pH en una solución, y la presencia de ácidos es una característica clave de casi todas las soluciones, desde la sangre en el cuerpo hasta los alimentos y bebidas que consumimos.

Discutamos qué es un ácido y cómo afecta el pH de las soluciones cuando se agrega.

Cómo funcionan los ácidos

La escala de pH es una escala que se utiliza para representar el nivel de acidez de una solución. Una solución con un pH de 7 es neutra, mientras que una solución con un pH inferior a 7 es un ácido, y una solución con un pH superior a 7 es una base.

Un ácido se disocia, o se rompe, y dona protones, o iones de hidrógeno, en una solución acuosa, mientras que una base dona iones de hidróxido en una solución.

El agua, por ejemplo, es neutra con un pH de 7. Cuando se añaden los ácidos, liberan más iones de hidrógeno en la solución, y esto hace que el pH de la solución descienda.

Permítanme repetirlo: más iones de hidrógeno equivale a un pH más bajo y una solución más ácida.

Lista de los Ácidos más importantes:

Ácido Acético: HC2H3O2

También llamado: ácido acético, CH3COOOH, AcOH.

El ácido acético se encuentra en el vinagre. El vinagre contiene entre 5 y 20 por ciento de ácido acético. Este ácido débil se encuentra con mayor frecuencia en forma líquida.

El ácido acético puro (glacial) se cristaliza justo por debajo de la temperatura ambiente.

Ácido Bórico: H3BO3

También llamado: ácido bórico, ortoborato de hidrógeno

El ácido bórico puede utilizarse como desinfectante o pesticida. Normalmente se encuentra en forma de polvo cristalino blanco. El bórax (tetraborato de sodio) es un compuesto familiar relacionado.

Ácido Carbónico: CH2O3

También llamado: ácido aéreo, ácido del aire, carbonato de dihidrógeno, kihidroxicetona.

Las soluciones de dióxido de carbono en el agua (agua carbonatada) se pueden llamar ácido carbónico. Este es el único ácido excretado por los pulmones como gas. El ácido carbónico es un ácido débil.

Es responsable de la disolución de la caliza para producir características geológicas como estalagmitas y estalactitas.

Ácido cítrico: H3C6H5O7

También conocido como: Ácido 2-hidroxi-1,2,3-propanotricarboxílico.

El ácido cítrico es un ácido orgánico débil que recibe su nombre porque es un ácido natural en los cítricos. El producto químico es una especie intermedia en el ciclo del ácido cítrico, que es clave para el metabolismo aeróbico.

El ácido es ampliamente utilizado como saborizante y acidulante en los alimentos. El ácido cítrico puro tiene un sabor ácido y ácido.

Ácido clorhídrico: HCl

También conocido como ácido marino, cloronio, alcohol de sal.

El ácido clorhídrico es un ácido fuerte claro y altamente corrosivo. Se encuentra en forma diluida como ácido muriático. El producto químico tiene muchos usos industriales y de laboratorio.

El ácido muriático para fines industriales suele ser del 20 al 35 por ciento de ácido clorhídrico, mientras que el ácido muriático para uso doméstico oscila entre el 10 y el 12 por ciento de ácido clorhídrico. El HCl es el ácido que se encuentra en el jugo gástrico.

Ácido fluorhídrico: HF

También conocido como: fluoruro de hidrógeno, fluoruro de hidrógeno, monofluoruro de hidrógeno, ácido fluorhídrico.

Aunque es altamente corrosivo, el ácido fluorhídrico se considera un ácido débil porque normalmente no se disocia completamente. El ácido se come el vidrio y los metales, por lo que el HF se almacena en recipientes de plástico.

Si se derrama sobre la piel, el ácido fluorhídrico pasa a través de los tejidos blandos para atacar el hueso. El HF se utiliza para hacer compuestos de flúor, incluyendo Teflón y Prozac.

Ácido nítrico: HNO3

También llamado: aqua fortis, ácido azotico, ácido grabador, nitroalcohol.

El ácido nítrico es un ácido mineral fuerte. En forma pura, es un líquido incoloro. Con el tiempo, desarrolla un color amarillo de la descomposición en óxidos de nitrógeno y agua.

El ácido nítrico se utiliza para fabricar explosivos y tintas y como oxidante fuerte para uso industrial y de laboratorio.

Ácido Oxálico: H2C2O4

También llamado: ácido etanodioico, oxalato de hidrógeno, etanedionato, ácido oxálico, HOOCCOOOH, ácido oxálico.

El ácido oxálico recibe su nombre porque se aisló por primera vez como sal de la alazana (Oxalis sp.). El ácido es relativamente abundante en alimentos verdes y frondosos.

También se encuentra en limpiadores de metales, productos antioxidantes y algunos tipos de blanqueador. El ácido oxálico es un ácido débil.

Ácido Fosfórico: H3PO4

También llamado: ácido ortofosfórico, fosfato de trihidrógeno, ácido fosfórico.

El ácido fosfórico es un ácido mineral utilizado en productos de limpieza para el hogar, como reactivo químico, como inhibidor de óxido y como agente de grabado dental.

El ácido fosfórico es también un ácido importante en bioquímica. Es un ácido fuerte.

Ácido sulfúrico: H2SO4

También llamado: ácido de batería, ácido de inmersión, ácido mateante, Terra Alba, aceite de vitriolo.

Escala de pH

Los científicos usan algo llamado escala de pH para medir qué tan ácido o básico es un líquido. El pH es un número del 0 al 14. De 0 a 7 son ácidos, siendo 0 el más fuerte.

De 7 a 14 son bases, siendo 14 la base más fuerte. Si un líquido tiene un pH de 7, es neutro. Esto sería algo así como agua destilada.

Ácidos y Bases Fuertes

Los ácidos con un pH bajo de alrededor de 1 son muy reactivos y pueden ser peligrosos. Lo mismo ocurre con las bases de un pH cercano a 13.

Los químicos usan ácidos y bases fuertes para obtener reacciones químicas en el laboratorio. Aunque pueden ser peligrosos, estos productos químicos fuertes también pueden sernos útiles.

Nunca manipule ácidos o bases en un laboratorio de química a menos que esté supervisado por su profesor. Pueden ser muy peligrosos y pueden quemar su piel.

Ácidos y Bases en la Naturaleza

Hay muchos ácidos y bases fuertes en la naturaleza. Algunos de ellos son peligrosos y son utilizados como veneno por insectos y animales. Algunos son útiles.

Muchas plantas tienen ácidos y bases en sus hojas, semillas o incluso en su savia. Las frutas cítricas como los limones y las naranjas tienen ácido cítrico en su jugo. Esto es lo que hace que los limones sepan tan ácidos.

Ácidos y Bases en nuestros cuerpos

Nuestros cuerpos también utilizan ácidos y bases. Nuestros estómagos usan ácido clorhídrico para ayudar a digerir los alimentos. Este ácido fuerte también mata las bacterias y ayuda a evitar que nos enfermemos.

Nuestros músculos producen ácido láctico cuando hacemos ejercicio. Además, nuestro páncreas utiliza una base llamada álcali para ayudar con la digestión.

Estos son sólo algunos ejemplos de cómo la química de las bases y los ácidos ayudan a nuestro cuerpo a funcionar.

Usos de los Ácidos

La ciencia y la tecnología hacen buen uso de los ácidos y las bases. Las baterías de los automóviles utilizan un ácido fuerte llamado ácido sulfúrico.

Las reacciones químicas entre las placas de ácido y plomo de la batería ayudan a producir electricidad para arrancar el coche. También se utilizan en muchos productos de limpieza para el hogar, bicarbonato de sodio y para hacer fertilizantes para los cultivos.

Datos curiosos sobre los Ácidos

  • Los ácidos y las bases pueden ayudar a neutralizarse mutuamente.
  • Los ácidos tornan el papel tornasol rojo, las bases azules.
  • Las bases fuertes pueden ser resbaladizas y pegajosas.
  • Los ácidos saben agrios, las bases saben amargas.
  • Las proteínas están compuestas de aminoácidos.
  • La vitamina C es también un ácido llamado ácido ascórbico.
  • El amoníaco es una sustancia química básica.

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