ácidos, bases y ph. guía introductoria al tema

Nombre Unidad 3 TEMA

Curso Fecha Reacciones de transferencia

1 Ácidos, Bases y pH. Guía Introductoria, Química, tercero medio

Ideas Clave Mientras estudias esta lección, ten en mente estas preguntas:

• ¿Cuáles son las propiedades de los ácidos? • ¿Qué propiedades tienen las bases? • ¿Cómo pH te puede decir si algo es ácido o una base?

¿Cuáles son las propiedades de los ácidos? Todos los alimentos presentes en la siguiente figura tienen una característica en común: contienen ácidos, como el ácido málico de la manzana, el ácido cítrico del limón y de la naranja.

Herramienta de estudio

Esquematiza Haz un esquema del material de esta sección. Utiliza los títulos de la sección para organizar tu esquema.

Ión hidronio

Las frutas cítricas, tales como el limón, el pomelo, la lima y la naranja contienen ácido cítrico. Las manzanas contienen ácido málico. Las uvas contienen ácido tartárico.

Cuando se disuelven en agua los ácidos se ionizan, es decir, forman iones. Cuando los ácidos se ionizan, forman iones hidrógeno, H+. Los iones hidrógeno se enlazan a las moléculas de H2O, formando iones hidronio, H3O+. Un ácido es un compuesto que aumenta el número de iones hidronio cuando se disuelve en agua. Los Iones hidronio le dan a una sustancia sus propiedades ácidas. Estas son algunas propiedades de los ácidos: • sabores ácido • Conducen la electricidad • Cambian el color del papel tornasol a rojo • Son corrosivos (capaces de destruir o erosionar ciertos materiales) http://www.bionova.org.es/animbio/anim/acibas.swf

Prof. GAToledo, Depto. de Cs. SFC, 2015.

¿Comprendiste? 1. Define ¿Qué es un ácido?

Guía de ciencias 1

Ácidos, bases y pH

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Curso Fecha Ácidos, Bases y pH continuación

¿Cuál es la diferencia entre ácido fuerte y ácido débil?

Todos los ácidos se ionizan cuando se disuelven en agua. Sin embargo, algunos ácidos se ionizan completamente, mientras que otros no lo hacen. Los Nos relativos de moléculas de ácido que se ionizan en agua determinan si el ácido es fuerte o débil.

ÁCIDOS FUERTES

¿COMPRENDISTE? 2. Identifica ¿Qué es lo que determina sin un ácido es fuerte o débil?

La siguiente figura muestra lo que ocurre con el ácido nítrico cuando se disuelve en agua. La flecha que apunta hacia la derecha muestra que todo el ácido nítrico se ioniza. El ácido nítrico es un ácido fuerte. Cuando los ácidos fuertes se disuelven en agua, se ionizan completamente. Esto significa que todas las moléculas de ácido disueltas se separan en iones. http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/chang7/esp/folder_structure/ac/m2/s1/acm2s1_1.htm

Nítrico ácido Agua Ión Hidronio Ión Nitrato 3. Identifica ¿Qué pasa con la carga total de la solución cuando el HNO3 se disuelve en agua?

_ +

+

HNO3 + H2O H3O+

+

+ NO3–

¿COMPRENDISTE? 4. Define ¿Qué es un electrolito?

Cuando el ácido nítrico se ioniza, forma iones hidronio y iones nitrato. Los iones se mueven libremente en el agua y pueden conducir la electricidad. Una sustancia que conduce la electricidad cuando se disuelve en agua se llama un electrol ito . Los ácidos fuertes son electrólitos fuertes. Esto es porque las soluciones de estos ácidos contienen la mayor cantidad de iones hidronio que el ácido puede formar.

ÁCIDOS DÉBILES Los ácidos débiles, tales como el ácido acético, no se ionizan por completo. Sólo algunas de las moléculas de ácido se ionizan en agua. Examina la figura en la parte superior de la página siguiente. La flecha que apunta a la derecha muestra a las moléculas de ácido acético separándose en iones al disolverse en agua. La flecha apuntando a la izquierda muestra que los iones también se recombinan para formar moléculas. Por lo tanto, a una misma concentración, una solución de un ácido débil contiene menos iones hidronio que una solución de un ácido fuerte. http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/chang7/esp/folder_structure/ac/m2/s1/acm2s1_1.htm

Prof. GAToledo, Depto. de Cs. SFC, 2015. Guía de ciencias

2 Ácidos, bases y pH

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Agua Ión Hidronio Ión Acetato Ácido Acético _ +

+

CH3COOH + H2O H3O+

+

+ CH3COO–

Debido a que hay pocos iones en una solución de un ácido débil, este tipo de solución no conduce muy bien la electricidad. Por lo tanto, los ácidos débiles son electrolitos débiles.

5. Infiere ¿Cuál de los dos vasos de precipitados contiene más iones? ¿Cómo lo sabes?

6. Identifica ¿Cuál de los dos vasos de precipitados contiene un ácido fuerte? Explica tu respuesta.

Ambos vasos de precipitados contienen ácidos. Uno contiene un ácido débil y el otro contiene un ácido fuerte.

ÁCIDOS PELIGROSOS

Aunque muchos de los productos que utilizas a diario contienen ácidos, los ácidos fuertes y concentrados pueden ser muy peligrosos. Por ejemplo, ciertas células de las paredes del estómago producen un ácido muy fuerte, llamado ácido clorhídrico. Este ácido es necesario para ayudar a la digestión de las proteínas en los alimentos. Normalmente, el estómago tiene un revestimiento de mucus que lo protege del ácido fuerte. Sin embargo, si tu cuerpo pierde la homeostasis produce demasiado ácido, el cual puede dañar a tu estómago. Incluso los ácidos débiles no siempre son tan seguros para ser manejados. Los ácidos pueden dañar tu piel. Los vapores también son perjudiciales para los ojos, los pulmones y la boca. Es por eso que siempre se debe usar gafas, guantes y un delantal de laboratorio cuando trabajes con ácidos. Nunca debes probar un producto químico para determinar si su contenido es o no un ácido.

¿COMPRENDISTE? 7. Enumera Identifica tres equipos de seguridad que debes usar cuando trabajes con ácido.



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Algunos ácidos comunes Ácido Ácido clorhídrico

Fórmula HCl

Fuerza fuerte

Usos Limpieza de metales; Tratamiento de metales antes de pintarlos o cubrirlos con plata; para ajustar el pH de piscinas

Hacer fertilizantes; Es el ácido en las baterías de vehículos. Hacer fertilizantes y explosivos Fabricar químicos, plásticos, medicinas; es el ácido del vinagre.

Teñido de ropas; es el ácido de las hormigas.

Para hacer bebidas; es el ácido de frutas cítricas

Ácido sulfúrico H2SO4 fuerte

Ácido nítrico

Ácido acético

HNO3

CH3COOH

fuerte

débil

8. Identifica ¿Cuál ácido de uso común es encontrado en las baterías de automóviles? Ácido fórmico HCOOH débil

9. Identifica El ácido usado para hacer cebollas en escabeche …¿es débil o fuerte?

Ácido Cítrico H3C6H5O7 débil

Todos estos productos contienen ácidos.

¿Cuáles son las propiedades de las Bases? El bicarbonato de sodio es un ejemplo de una base común. Se utiliza para hacer pasteles y galletas y se puede encontrar en los dentífricos y productos de limpieza. Una base es un compuesto que forma iones hidróxido, OH-‐ cuando se disuelve en agua. Estos iones le dan sus propiedades a las bases. Estas son algunas propiedades de las bases.

¿COMPRENDISTE? 10. Identifica ¿Qué clase de iones forman las bases cuando se disuelven en agua?

• • • • •

sabor amargo se sienten resbalosos conducen la electricidad cambian el color del papel tornasol a azul son corrosivos



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BASES FUERTES Cuando las bases fuertes se disuelven en agua, se ionizan completamente. La mayoría de las bases fuertes se componen de iones metálicos y iones hidróxido. Este tipo de bases se llaman hidróxidos metálicos. El hidróxido de sodio es un ejemplo de un hidróxido. Algunos limpiadores de drenaje contienen hidróxido de sodio. El hidróxido de sodio se ioniza completamente cuando se disuelve en agua. El hidróxido de sodio y otras bases fuertes son electrolitos fuertes. Es decir, conducen bien la electricidad cuando se disuelven en agua.

BASES DÉBILES

11. Compara En relación a la ionización, ¿en qué se asemejan los ácidos y bases fuertes?

El amoníaco es un ejemplo de una base débil. El amoníaco, NH3, no contiene iones hidróxido. ¿De dónde vienen el oxígeno y el hidrógeno que componen el ion hidróxido? El amoníaco reacciona con el agua para formar iones hidróxido (OH-‐). Esta reacción se muestra en la figura siguiente.

Amoníaco Agua Ión Amonio Ión Hidróxido

¿COMPRENDISTE?

+

+

NH3 + H2O NH4+

_ 12. Explica ¿Cómo forman iones hidróxido las bases que no contienen iones hidróxido?

+

+ OH–

La doble flecha indica que el amoniaco no se ioniza completamente cuando se disuelve en agua. Por lo tanto, el amoníaco es una base débil y un electrolito débil.

BASES PELIGROSAS En la tabla de la página siguiente se dan ejemplos de las bases comunes. Muchas bases se utilizan en jabones, colorantes y fertilizantes. Sin embargo, las bases concentradas pueden ser muy peligrosas. Ellas pueden disolver a muchos materiales, incluyendo la piel. Cuando se trabaja con bases, debes usar gafas de seguridad, guantes y un delantal de laboratorio para protegerte.


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Ácidos, bases y pH

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Todos estos productos contienen bases.

Algunas bases comunes Base Hidróxido de Potasio

Hidróxido de sodio

Hidróxido de calcio

Fórmula KOH

NaOH

Fuerza fuerte

fuerte

Usos Para hacer jabones; tinción de productos Para hacer jabones; refinación de petróleo; limpieza de desagües; Fabricación de fibras sintéticas tratamiento de suelo ácidos; tratamiento de lagos contaminados por lluvia ácida; para hacer yeso y cemento fertilización del suelo; para hacer fertilizantes; para hacer ácido nítrico; para hacer soluciones de limpieza Para hacer tintes y medicamentos; para curtir cueros Para hacer tintes y barnices; usado como solvente

Ca(OH)2 fuerte

Armoníaco NH3 débil

13. Identifica Distingue a dos bases que comúnmente se usan en la fabricación de jabones. Metilamina

Anilina

CH3NH2

C6H5NH2

débil

débil

¿Cuál es la diferencia entre fuerte y concentrado?

Muchas personas piensan que las palabras concentrado y fuerte significan lo mismo. Del mismo modo, muchas personas piensan que débil y diluida significan lo mismo. En química, sin embargo, estas palabras tienen diferentes significados. Recordemos que la concentración de una solución se refiere al número de partículas de soluto en una cantidad particular de solución. Una solución con un gran número de partículas de soluto está concentrada. Una solución con un pequeño número de partículas de soluto está diluida.



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FUERTE Y DILUIDA Supón que un científico añade una muy pequeña cantidad de ácido clorhídrico a un litro de agua. Debido a que la solución contiene sólo una pequeña cantidad de soluto (el ácido), se podría describir como diluida. Sin embargo, cuando cierta cantidad de ácido clorhídrico se disuelve en agua, el ácido se ioniza completamente. En cualquier concentración, el ácido clorhídrico es un ácido fuerte. Por lo tanto, un ácido fuerte puede formar una solución diluida.

14. Infiere ¿Puede una base débil formar una solución concentrada? Explica tu respuesta.

Papel tornasol

¿Qué es el pH? https://salvadorhurtado.wikispaces.com/file/view/INDICADORES.swf

¿Cómo se puede saber si una solución es ácida o básica? Una forma es utilizar un indicador. Un indicador es una sustancia que cambia de color si una solución es ácida o es básica. El papel tornasol y el papel pH son ejemplos de indicadores. Un indicador te puede decir si algo es un ácido o una base. Sin embargo, en muchos casos, necesitas saber cuan ácida o básica es alguna solución. El pH de una solución es un valor que expresa cuán ácida o básica es una solución. La escala de pH va de 0 a 14. Las soluciones con un pH menores que 7 son ácidas. Las soluciones con un pH mayores que 7 son bases o alcalinas. Las soluciones con un pH de 7 son neutras. Una solución neutra no es ni ácida ni básica.

Ácido: pH < 7 Básico: pH > 7 Neutro: pH = 7

¿COMPRENDISTE? 15. Identifica Una solución con un pH mayor que 7…¿Es básica o es ácida?

Incremento de la acidez

1 Jugo de limón

Bebida soda

Incremento de la basicidad

6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 5

Leche

16. Identifica Una bebida como la coca cola…¿Es más ácida o más básica que la leche?

Saliva Humana

Agua Detergentes de mar

Agua de grifo

Amoníaco casero 17. Analiza Relaciones ¿Cómo

varía la acidez a medida que aumenta el pH? ¿Cómo varía la basicidad a medida que aumenta el pH?

Lluvia ácida Lluvia normal

Contenido estomacal Humano (quimo)



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CONCENTRACIÓN RELATIVA DE IONES

¿COMPRENDISTE? 18. Describe Señala cuáles son las concentraciones relativas de iones hidronio y iones hidróxido en una solución ácida.

El pH de una solución indica la concentración de iones hidronio. Una solución ácida tiene una mayor concentración de iones hidronio que de iones hidróxido. Una solución básica tiene una mayor concentración de iones hidróxido que iones hidronio. Una solución neutra tiene concentraciones iguales de iones hidronio y iones hidróxido.

CONCENTRACIÓN Y pH Recuerda que puedes utilizar la molaridad (M) para describir la concentración de una sustancia en una solución. Puedes usar la concentración de iones hidronio en una solución para determinar el pH de esa solución. En una solución, los ácidos fuertes como el HCl y HNO3 producen un ion hidronio para cada partícula ácida disuelta. La concentración de un ácido fuerte indica cuántas partículas están en la solución. Debido a que cada partícula de un ácido fuerte se ioniza cuando se disuelve, la concentración de iones hidronio es igual a la concentración del ácido. Si escribes la concentración de H3O+ en notación científica te puede ayudar a determinar el pH. Por ejemplo, el agua pura tiene una concentración de iones hidronio de 0,0000001 mol/L, ó 1 × 10-‐7 M. Por lo tanto , el agua pura tiene un pH de 7. http://www.johnkyrk.com/pH.esp.html

CALCULANDO pH Una solución de ácido clorhídrico tiene una concentración de H3O+ de 0,0001 M. ¿Cuál es el pH de la solución?

Paso 1: Determina los valores dados y desconocidos

Paso 2: Escribe la concentración molar de los iones hidróxido en notación científica.

Paso 3: El pH es la potencia de 10 negativo en la concentración de H3O+

Dado: concentración of HCl = 0,0001 M

Desconocido: pH

Habilidad matemática 19. Calcula El HNO3 es un ácido fuerte. ¿Cuál es el pH de una solución 0,01 M de HNO3?

concentración de H3O+ = 0,0001 M = 1 × 10-‐4 M

concentración de iones H3O+ = 1 × 10-‐4 M pH = -‐(-‐4) = 4

La solución tiene un pH de 4.



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INTERPRETANDO DIFERENCIAS DE pH Como has visto hasta ahora, el pH se basa en potencias de 10. Debido a esto, las pequeñas diferencias en el pH reflejan grandes diferencias en las concentraciones hidronio. Por ejemplo, el pH del jugo de manzana es aproximadamente de 3. El pH del café es aproximadamente de 5. La diferencia en el pH de los dos líquidos parece pequeño. Sin embargo, la diferencia de dos unidades de pH es en realidad bastante grande. Debido a que cada unidad de pH representa una potencia de 10, una diferencia de pH de 2 representa una diferencia en la acidez de 102, o 100. Así, el jugo de manzana es 100 veces más ácido que el café. Las tabletas antiácidas son básicas. Cuando las tabletas antiácidas se disuelven en agua, la solución que forma tiene un pH de aproximadamente 8. Por lo tanto, el café es 103, o 1000 veces más ácido que una solución preparada con una tableta de antiácido.

MIDIENDO el pH

Habilidad matemática 20. Calcula La solución A tiene un pH de 9. La solución B tiene un pH de 3. ¿Cuánto más ácida es la solución B comparada con la solución A?

Los indicadores como el papel de tornasol no miden el pH con precisión. Para medir el pH con mayor exactitud, se puede utilizar un pHmetro (se lee peachímetro). Debido a que los iones en una solución tienen carga eléctrica, pueden conducir la corriente eléctrica. Una pHmetro mide el pH mediante la determinación de la corriente eléctrica creada por el movimiento de iones. https://phet.colorado.edu/en/simulation/ph-‐scale (puedes bajar esta animación, pero debes tener la aplicación java)

21. Aplica Conceptos El tomate, ¿es ácido o básico? Explica tu respuesta.

Un pHmetro puede medir muy precisamente la concentración de H3O+

22. Infiere ¿Cuán preciso es el valor mostrado en el pHmetro comparado con el valor que determina un papel pH?



Nombre Curso Fecha

Sección 1 Revisión

SECCIÓN VOCABULARIO (TRADÚCELO) acid any compound that increases the number of hydronium ions when dissolved in wáter. Cualquier compuesto…..

base any compound that increases the number of hydroxide ions when dissolved in water. Cualquier compuesto…..

electrolyte a substance that dissolves in water to give a solution that conducts an electric current. Una sustancia…..

indicator a compound that can reversibly change color depending on conditions such as pH. Un compuesto… pH a value that is used to express the acidity or basicity of a system. Un valor…..

1. Escribe ecuaciones Escribe una ecuación que muestre la ionización del ácido clorhídrico en agua

2. Explica ¿Cuál es la diferencia de comportamiento de un ácido fuerte y un ácido débil cuando cada una de esas sustancias se disuelven en agua?

3. Identifica Relaciones ¿Cuál es la relación entre a fuerza de un ácido o de una base y la fuerza del electrolito que forma?

4. Clasifica Supón que tienes una solución que tiene 4 veces más iones hidronio que iones hidróxido. ¿Esta solución es ácida, básica o neutra?

5. Ordena Pon en orden creciente de acidez a las siguientes sustancias: vinagre (pH = 2,8), ácido del estómago (pH = 2, 0) y bebida soda(pH = 3,4).

6. Grafica Tendencias Crea dos gráficos que describan el cambio en el pH a medida que aumenta la acidez y la basicidad. Asegúrate de rotular los ejes de los gráficos.



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