acidos y bases

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Page 1: Acidos y Bases

ACIDOS Y BASES

En seguida se hace mención de los conceptos a los que se

pretende llegar con los alumnos:

1. ¿A qué se le llama ácido?

2. ¿A qué se le llama base?

3. ¿Qué caracteriza a los ácidos y a las bases?

4. ¿Qué características, alcances y limitaciones presenta el

modelo de Arrhenius?

5. ¿Cómo controlar los efectos del consumo frecuente de los

alimentos ácidos?

A continuación se desarrollan estos contenidos:

ÁCIDOS Y BASES

Los ácidos y las bases son sustancias centrales en la vida. Estos

compuestos están relacionados con todos los seres vivos, por

ejemplo, el ácido clorhídrico es un componente importante de los

jugos gástricos y el ácido láctico se forma en los músculos cuando

realizamos alguna actividad física.

Muchas sustancias de uso cotidiano, como los refrescos, los

jugos de frutas y el vinagre son ácidos; otros, como detergentes,

blanqueadores y los productos que se utilizan para destapar las

cañerías o para quitar el cochambre de la estufa, son bases. En la

industria química algunos ácidos y son materia prima para la

Page 2: Acidos y Bases

fabricación de una multitud de sustancias como los fertilizantes,

pigmentos y diversas sales; en la industria alimentaria y en la

farmacéutica es necesario controlar la acidez y la basicidad de los

alimentos y medicamentos para evitar que éstos se

descompongan o pierdan su buena apariencia.

HISTORIA DE LOS ACIDOS Y BASES

Las características de estas sustancias se conocen desde mucho

tiempo antes del desarrollo de la química moderna y se usaban

con frecuencia en el laboratorio. El ácido más fuerte conocido en

la Antigüedad fue el vinagre y hacia el siglo XIII se prepararon en

el laboratorio algunos ácidos inorgánicos. Probablemente el

primero de éstos fue el ácido nítrico, el cual se obtuvo a partir del

salitre (nitrato de sodio y potasio). La primera clasificación de

ácidos y bases se basaba fundamentalmente en las diferencias

sensacionales que producen estas sustancias.

La palabra ácido se deriva del latín acidus que significa agrio, y

que se utilizaba para designar al vinagre. Este compuesto se

prepara en el antiguo Egipto dejando agriar en el aire el alcohol

obtenido por la fermentación del jugo de las frutas. Los ácidos

tienen sabor agrio, cuando los tenemos entre los dedos no

resbalan fácilmente unos sobre otros, dejan una sensación de

resequedad, dan una coloración especifica a ciertas sustancias

llamadas indicadores y, si están muy concentrados, producen

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quemaduras. 

La palabra álcali proviene del árabe al-qualy que significa cenizas

de plantas. Se llamó así al carbonato de potasio que se obtiene

por combustión de las plantas y posteriormente a todas las

sustancias que poseían propiedades semejantes a este producto.

Las bases son de textura jabonosa, tienen un sabor amargo y les

da a los indicadores una coloración diferente a la que dan los

ácidos.

Durante mucho tiempo los ácidos y las bases se consideraban

antagonistas y se suponía que las sales, producto de la reacción

entre ambos, resultaban de la neutralización de estos “opuestos”.

Muchos médicos y químicos que utilizaron sustancias para el

tratamiento de enfermedades, consideraban que todos los

procesos de la vida se reducían a reacciones entre ácidos y

bases.

El agua no puede incluirse ni en los ácidos ni en las bases pues

no tiene sabor ni sensación jabonosa o áspera y no da un color

característico a los indicadores, por lo que es considerada una

sustancia neutra.

Estas clasificaciones de los ácidos y bases fueron basadas en

principalmente en los sentidos de los primeros investigadores.

Robert Boyle (1627 – 1691) Fue uno de los primeros científicos

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que busco características que fueran más allá de lo inmediato.

Para los ácidos y bases, por ejemplo, describió la reacción con los

metales y con la piedra caliza. Algunas de las propiedades

utilizadas por él para caracterizar ácidos y bases son las

siguientes:

* Ácidos: Tiene sabor agrio, producen una sensación punzante en

la piel, cambian el color azul del tornasol en rojo, disuelven ciertos

metales y también minerales de carbonato liberando bióxido de

carbono.

* Bases: Tiene sabor amargo, producen una sensación resbalosa,

cambian el color rojo del tornasol en azul.

* Ambos anulan sus características al combinarse para dar lugar a

sustancias de gusto salado.

Esta caracterización permitió clasificar gran cantidad de

compuestos como ácidos, bases y sales.

Cuando se acumularon conocimientos prácticos sobre ácidos y

bases, se intentó dar explicaciones teóricas al comportamiento de

estas sustancias y se consideró que los ácidos eran sustancias

cuyos átomos tenían minúsculos clavos para así explicar la

picazón que producían en la piel, en tanto que las bases se

consideraban cuerpos poroso que podían absorber los clavos de

los ácidos, lo que explicaba la neutralización de ambos al

reaccionar.

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Lavoisier pensaba que todos los ácidos contenían oxígeno y por

eso tenían un comportamiento similar.

Humphhry Dhabi en 1810, al realizar su electrólisis, descubrió que

el ácido clorhídrico sólo contenía hidrógeno y cloro, pero no

oxígeno, hecho que no era suficiente para presentar

comportamiento ácido. Existen gran cantidad de sustancias que

contienen hidrógeno y no son ácidos, por ejemplo el agua pura y

los hidrocarburos. El hidrógeno de los ácidos debía de ser

sustituible por un elemento metálico, por lo que al reaccionar un

ácido con un metal se liberaba hidrógeno. Así, por ejemplo, el

ácido clorhídrico, HCl, reacciona con el magnesio para producir

hidrógeno y cloruro de magnesio, que es una sal.

En 1843 el físico Ingles Michael Faraday al trabajar con ácidos,

bases y sales descubrió que cuando se hacía pasar una corriente

eléctrica a través de electrolitos sumergidos en soluciones de

estas sustancias, los ácidos, las bases o las sales se separan en

sus iones.

El químico Sueco Svante Arrhenius propuso en 1884 (41 años

después), que el agua podía disolver diversos compuestos al

separarlos en sus iones individuales, por lo que definió lo

siguiente:

ácidos sustancias químicas que contenían hidrógeno y que,

disueltas en agua, producían una concentración de iones

hidrógeno (H+) mayor que la existente en el agua pura; y a las

bases como sustancias que, disueltas en agua producían un

exceso de iones hidroxilo (OH-)

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También explica el fenómeno de neutralización ya que, al

separarse los iones, hidrógeno e hidroxilo se unan para producir

agua, y el no metal de ácido se una al metal de la base para

formar las sales.

Como casi todas las teorías, la de Arrhenius también tiene limites

uno de ellos fue que el concepto de ácido se limita a especies

químicas que contienen hidrógeno y el de la base a las que

contienen iones hidroxilo; su segunda limitación es que sólo se

refiere a disoluciones acuosas y no es factible aplicarla en

muchas reacciones ácido-base que tienen lugar en ausencia de

agua.

EL PH

Los químicos usan el pH para indicar de forma precisa la acidez o

basicidad de una sustancia. Normalmente oscila entre los valores

de 0 (más ácido) y 14 (más básico). En la tabla siguiente aparece

el valor del pH para algunas sustancias comunes.

PH QUE PRESENTAN ALGUNAS SUSTANCIAS CORRIENTES

SUSTANCIA PH SUSTANCIA PH

Jugos Gástricos 2,0 Amoníaco Casero 11,5

Limones 2,3 Leche De Magnesia 10,5

Vinagre 2,9 Pasta De Dientes 9,9

Refrescos 3,0 Disolución Saturada

De Bicarbonato Sódico 8,4

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Vino 3,5 Agua De Mar 8,0

Naranjas 3,5 Huevos Frescos 7,8

Tomates 4,2 Sangre Humana 7,4

Lluvia Ácida 5,6 Saliva (Al Comer) 7,2

orina humana 6,0 agua pura 7,0

leche de vaca 6,4 saliva (reposo) 6,6

INDICADORES

Un indicador es una sustancia que en medio acuoso adquieren un

color característico en presencia de ácidos o bases.

Los indicadores generalmente son de origen vegetal. Por ejemplo;

el agua de jamaica en presencia de un ácido es de color rojo y en

presencia de una base toma una coloración azul, al igual que la

tintura de tornasol. El té negro es de un color café en un medio

básico, y amarillo en un medio ácido.

Algunos colorantes que contienen las flores también nos sirven

como indicadores, de hecho algunas de ellas toman un color si se

cultivan en un suelo ácido, y otro en un suelo básico. Por ejemplo,

las hortensias son rosas si crecen en tierra básica y azules en

tierra ácida.

Podemos preparar indicadores extrayendo los colorantes de las

flores o de las verduras, así como también moliendo col morada

en la licuadora con agua y posteriormente colando; el colorante

de algunas flores como claveles o rosas, los podemos extraer al

triturar los pétalos con alcohol o agua.

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Para probar la efectividad del indicador es necesario investigar

qué coloración adquiere con las sustancias comunes que hemos

clasificado como ácidos o bases, agregando a éstas unos

mililitros del extracto de colorante (la cantidad puede variar

dependiendo tanto de la cantidad de sustancias como del color

del colorante, que puede ir desde unas cuantas gotas hasta 5 –

10 ml). 

SUSTANCIAS COMUNES

ACIDOS BASES

Jugo de limón Champú

Jugo de naranja Limpiador de estufa

Jugo de toronja Jabones

Vinagre Detergentes

Si los colorantes extraídos toman una coloración diferente en

presencia de ácidos o bases, son entonces indicadores.

CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LOS INDICADORES

Los indicadores son compuestos orgánicos con estructuras

complejas, cuyo color cambia de acuerdo con su ionización.

Uno de los primeros indicadores conocidos es el tornasol. Como

la coloración de estos compuestos es muy intensa, basta con

unas cuantas gotas para determinar si una sustancia es ácida o

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base.

Cuando se agrega indicador a una sustancia que no es ácida ni

base, como el agua destilada, se obtiene una coloración

intermedia.

1. *Concepciones alternativas sobre ácidos y bases

Los ácidos pueden quemar y comerse el material

Los estudiantes piensan en los ácidos como agentes activos que dañan la piel y otros materiales. Esta idea se desarrolla en los

niños pequeños quienes aprenden a pensar en los ácidos como algo “peligroso” los dibujos animados que muestran a científicos

haciendo agujeros en los bancos con ácidos contribuyen también a esta imagen. No se perciben los ácidos como sustancias

formadas por partículas sino como materia continua con propiedades especiales.

Neutralización quiere decir una ruptura ácida.

En lugar de considerar la neutralización entre un ácido y un álcalis, los estudiantes perciben estos como eliminar las

propiedades de los ácidos. El álcalis puede detener la acción de un ácido alternativamente el ácido puede estropearse.

Una base-álcali inhibe las propiedades quemantes de un ácido

Los estudiantes tienden a encontrar los ácidos en la educación formal mucho antes que los álcali; por tanto las ideas sobre estos

últimos están relativamente poco desarrolladas. Aunque los

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álcalis diluidos son de hecho más corrosivos que los ácidos diluidos, las percepciones de los estudiantes son que los álcalis

no tienen propiedad corrosiva alguna , que más bien actúan para que los “ácidos” (los inhiben) no se “coman” otro material.

Los iones hidrógeno están presentes en los ácidos, pero los ácidos permanecen en forma molecular en solución.

Que los iones hidrógenos son responsables del comportamiento ácido es algo relativamente muy conocido, por lo menos entre

muchos estudiantes de química de 16 años de edad. Sin embargo, un modelo común para el comportamiento ácido parece

ser que los iones hidrógeno permanecen en la molécula e “intercambian compañeros” o son “desplazados” de la molécula

mediante una reacción con un álcali o un metal.Las reacciones ácidos-bases aparecen en la mayoría de los cursos de química de secundaria. Los maestros deben, por

consiguiente, estar conscientes de las dificultades de los estudiantes con estas reacciones,

.