Ácido - Base: agosto 2010

jueves, 26 de agosto de 2010

Introducción

En éste blog, se desarrollará el tema de Ácido-Base, y como se relaciona con la Química. Ésto quiere decir que se hablará sobre qué papel desarrolla en la química y si tiene alguna interacción en la vida del ser humano, ya sea en el ámbito biológico, o quimico al hacer productos para el ser humano.

También, esperamos que al visitar éste blog, les sirva para apoyar la materia de sus clases de Química y para entender mejor la materia.

Ácidos y Bases

Qué son los Ácidos y las Bases?

Robert Boyle

En el siglo XVII, el químico Robert Boyle denominó las substancias como ácidos o bases debido a éstas características:

Los Ácidos poseen un sabor ácido, corroen el metal, cambian el litmus a rojo, y se vuelven menos ácidos al mezclarse con bases.También, dona un catión hidrógeno (H⁺) a una base.

Ejemplo: Vinagre.

Vinagre

Una Base es una sustancia que en una solución acuosa aporta iones OH⁻ al medio. También, son resbaladizas, cambian el litmus a azul, y se vuelven menos básicas al mezclarse con ácidos. Son de sabor amargo y no reaccionan con metales.

Ejemplo: Jabón.

Jabón

En el año 1800, el científico sueco Svante Arrhenius, propuso que el agua puede disolver muchos compuestos separándolos en sus iones individuales. También sugirió que los ácidos son compuestos que contienen hidrógeno y pueden disolverse en el agua para soltar iones de hidrógeno a la solución

HCl

H₂O

H⁺(aq)

Cl^-

Y las bases pueden disolverse en agua para soltar iones de hidróxido (OH^-) a la solución.

NaOH

H₂O

Na⁺(aq)

OH^-(aq)

Svante Arrhenius

La teoría de Arrhenius explica por qué los ácidos tienen propiedades similares, al igual que las bases. Por que los ácidos sueltan H⁺ a la solución y las bases sueltan OH^-. La definición de Arrhenius también explica la observación de Boyle que los ácidos y las bases se neutralizan entre ellos. Esta idea, que una base puede debilitar un ácido, y vice versa, es llamada neutralización, la cual se verá en la siguiente entrada.

Fuente: http://www.visionlearning.com/library/module_viewer.php?mid=58&l=s

Ejercicios de Disociación

Ahora, vamos ha hablar de la disociación de reacciones. La disociación es un proceso general en el cual moléculas o sales se separan en moléculas más pequeñas, iones o radicales, usualmente de manera reversible.

Por ejemplo:

1.- Disociar HCN e indicar si corresponde a un ácido, o una base.

HCN => H⁺ + CN^-

^{Bueno, lo que hice arriba fue separar los átomos de la molécula en átomos ionizados según la carga que poseen, dado su número atómico.}

Ahora, hay que determinar si es un ácido o una base. ésto se puede determinar viendo si tiene un ion H+ o un ion OH-; y como tiene un ion H+, es un ácido.

2.- Disociar Ni(OH)3 y determinar si es un ácido, o una base.

Ni(OH)3 => Ni⁺³ + 3OH^-

Ésta vez, se sabe que el Ni tiene una carga positiva +3, ya que la carga está dada por el número de moleculas de OH que hay (en éste caso es 3) y se sabe que es carga positiva, ya que el OH siempre tendrá carga negativa.

Ahora, para determinar si es una base o un ácido, basta con mirar el ion por el que está disociado; en éste caso, es el OH, por lo tanto, es una base.

Ejercicios: Ahora, para probar tus conocimientos, debes disociar las siguientes moléculas, y determinar si son ácidos, o bases.

3.- HS
4.- KOH
5.- HSO^-4
6.- Cu(OH)2
7.- C6H5OH
8.- HgOH
9.- H2SO4

¡Buena Suerte!

Neutralización

En la pasada entrada, se vio que los ácidos sueltan H⁺ en la solución y las bases sueltan OH^-. Si fuésemos a mezclar un ácido y una base, el ión H⁺ tendría que combinarse con el ión OH, para crear la molécula H₂O, o agua:


H⁺(aq)	+	OH^-(aq)		H₂O

La reacción entre un ácido y una base, hace que siempre se produzca agua y sal, como se muestra en ésta imágen:

Ácido		Base	Agua		Sal
HCl	+	NaOH	H₂O	+	NaCl
HBr	+	KOH	H₂O	+	KBr

Arrhenius ayudó a explicar los fundamentos químicos sobre ácidos y bases, pero, sus teorías tenían límites. Por ejemplo, porqué algunas sustancias pueden actuar como base, incluso cuando no tiene iones de hidrógeno.

Johannes Brønsted

Thomas Lowry

Pero en 1923, el danés Johannes Brønsted y el inglés Thomas Lowry publicaron trabajos, los que redefinieron la teoría de Arrhenius.

Brønsted y Lowry, postularon que: "Los ácidos y las bases son sustancias con la capacidad de dividirse o tomar iones de hidrógeno respectivamente." Lo que permite ampliar el concepto de ácido y base, postulado por Arrhenius.

La definición de Brønsted-Lowry sobre los ácidos es muy similar a la de Arrhenius, ya que un ácido es cualquier sustancia que pueda donar un ión de hidrógeno, y en la de Brønsted, se dice que los ácidos son donantes de protones.

Levadura

Pero, lo que diferencia las dos teorías, es la definición de lo que es una base. La base de Brønsted se define como cualquier sustancia que puede aceptar un ión de hidrógeno.Pero, la definición de Brønsted-Lowry también explica por que las substancias que no contienen OH- pueden actuar como bases. La levadura (NaHCO₃), por ejemplo, actua como una base al aceptar un ión de hidrógeno de un ácido tal como se ilustra aquí:

Ácido		Base				Sal
HCl	+	NaHCO₃		H₂CO₃	+	NaCl

En este ejemplo, el acido carbónico formado (H₂CO₃) pasa por descomposición rápida a agua (H₂O) y dióxido de carbono gaseoso (CO₂), y también las burbujas de solución como el gas CO₂ se liberan.

Aquí, se explicará didácticamente, las reacciones de neutralización mediante una presentacion hablada y animada, con el fin de un entendimiento más fácil y entretenido. Además, ésta página posee un mini test al fin de la presentación para probar los conocimientos aprendidos.
[Hacer Click Aqui]

Y aquí, se ve una reacción de neutralización, común en la vida cotidiana. [Hacer Click Aquí]

Fuente: http://www.visionlearning.com/library/module_viewer.php?mid=58&l

Ejercicios de Neutralización

En ésta entrada, realizaremos ejercicios de Neutralización para tener una mejor práctica; pero primero, necesitamos saber cómo realizar éstos ejercicios. Ahora les explicaremos como.

Para realizar éstos ejercicios, uno primero debe saber la fórmula para resolver los problemas de Neutralización.
Ésta fórmula es:

Ca x Va = Cb x Vb

*Siendo: Ca = Concentración ácido

Va = Volumen ácido

Cb = Concentración base

Vb = Volumen base

Ya sabiendo la fórmula planteada anteriormente, uno puede realizar los ejercicios de Neutralización.
Un ejemplo de éstos ejercicios es:

1.- ¿Cuanto volumen de KOH 0.3M se necesita para obtener 25.2 ml de HCl 0.01M?

Bueno, sabemos que el KOH es una base, ya que contiene una molécula del grupo OH, y sabemos que el HCl, es un ácido por contener una molécula del grupo H. Tenemos los datos para realizar el problema, y encontrar lo que falta, que es el volumen del KOH. Así que reemplazemos:

0.01M x 25.2 ml = 0.3M x Vb

Ahora que reemplazamos los datos en la fórmula, tenemos que pasar dividiendo la concentración de la base al resto de la operación y se resuelve.

0.01M x 25.2 ml = Vb ==> 0.84 ml = Vb
0.3M

Entonces, al realizar ésta operación, tenemos que para obtener 25.2 ml de HCl 0.01M, se necesitan 0.84 ml de KOH 0.3M y así la reacción se neutralize.

¿Fácil no? Entonces pasemos al siguiente ejemplo.

2.- ¿Que concentracion molar de 20 ml de KOH, se necesita para obtener 50 ml de H2SO4 0.3M?

Bueno, ahora tenemos que hay 20 ml de KOH, el cual tiene una molecula del grupo OH, y tenemos 50 ml de H2SO4 0.3M, el cual tiene dos moleculas del grupo H. ¡Vaya! No hay la misma cantidad de moleculas de OH que de H. Para ésto, habrá que modificar un poco la fórmula, para que quede así:

Ca x Va = 2x(Cb x Vb)

Ésto, porque como hay dos moleculas de H y una de OH, entonces hay que igualar las cantidades de grupos OH con las de grupos H. Por eso, como hay dos moléculas de H, y una de OH, hay que multiplicar por dos la parte de la ecuación en la que participan las bases. Entonces, la ecuación quedaría así:

0.3M x 50 ml = 2 x (Cb x 20 ml) ==> 0.3M x 50 ml = 2Cb x 40ml

Luego, hay que pasar los 40 ml dividiendo al otro lado de la ecuación:

0.3M x 50 ml = 2Cb    ==>    15M = 2Cb
       40 ml                             40

0.375M = 2Cb

0,375M = Cb    ==>   0.1875M = Cb
      2

Entonces, tenemos que la concentración molar de KOH necesaria para obtener 50 ml de H2SO4 0.3M, es de 0.1875M.¿Fácil no?, pero deben recordar siempre que siempre que la cantidad de moléculas OH sea diferente a la cantidad de H en la reacción, deben igualar las ecuaciones, dependiendo que molécula tiene una menor cantidad con respecto a la otra.

Ahora, les plantearé unos ejercicios para que practiquen:

3.- ¿Qué cantidad de HI 0.9M, se necesita para obtener 18 ml de NaOH 0.3M?
4.- ¿Qué concentración molar de 13.3 ml de AuOH , se necesita para obtener 7.3 ml de H2S 5.4M?
5.- ¿Qué cantidad de LiOH 7.2M, se necesita para obtener 90 ml de HBr 5.5M?

¡Buena Suerte!

Fuerzas de Ácidos y Bases

Fuente: http://www.hiru.com/quimica/reacciones-acido-base-fuerza-de-acidos-y-bases
Cuaderno

pH

Sören Sörensen

El pH es un indicador de la acidez de una sustancia. Está determinado por el número de iónes libres de hidrógeno (H+) en una sustancia.La acidez es una de las propiedades más importantes del agua. El agua disuelve casi todos los iones. El pH sirve como un indicador que compara algunos de los iones más solubles en agua.

En la definición de Brønsted-Lowry, se dijo que ácidos y bases están relacionados con la concentración del ión de hidrógeno presente. Los ácidos aumentan su concentración de iones de hidrógeno, mientras que las bases la disminuyen. Por lo tanto, la acidez o la alcalinidad de algo puede ser medida por su concentración de iones de hidrógeno.

En 1909, el bioquímico Sören Sörensen inventó la escala pH para medir la acidez. La escala pH está descrita en la fórmula:

pH = -log [H⁺]

Nota: la concentración es comúmente abreviada usando logaritmo, por consiguiente H⁺] = concentración de ión de hidrógeno. Cuando se mide el pH, [H⁺] es una unidad de moles H⁺ por litro de solución

Por ejemplo, una solución con [H⁺] = 1 x 10^-7 moles/litro tiene un pH = 7 (una manera más simple de pensar en el pH es que es igual al exponente del H+ de la concentración, ignorando el signo de menos). La escala pH va de 0 a 14. Las substancias con un pH menor a 6 son ácidos (pH y [H⁺] son inversamente proporcionales). Las substancias con un pH mayor a 7 y hasta 14 son bases.

Las sustancias con un pH igual a 7, son neutras, por ejemplo, el agua pura. La relación entre [H⁺] y pH está mostrada en la tabla de abajo, junto algunos comunes ejemplos de ácidos y base de la vida cotidiana.


	[H⁺]	pH	Ejemplo
Ácidos	1 X 10⁰	0	HCl
	1 x 10^-1	1	Acido estomacal
	1 x 10^-2	2	Jugo de limón
	1 x 10^-3	3	Vinagre
	1 x 10^-4	4	Soda
	1 x 10^-5	5	Agua de lluvia
	1 x 10^-6	6	Leche
Neutral	1 x 10^-7	7	Agua pura
Bases	1 x 10^-8	8	Claras de huevo
	1 x 10^-9	9	Levadura
	1 x 10^-10	10	Antiácidos
	1 x 10^-11	11	Amoníaco
	1 x 10^-12	12	Caliza Mineral - Ca(OH)₂
	1 x 10^-13	13	Drano^®
	1 x 10^-14	14	NaOH

Métodos de determinación del pH

Papel pH

Hay varios métodos diferentes para medir el pH. Uno es usando un trozo de papel indicador del pH. Al introducir el papel a la solución, éste cambiará de color. Cada color indica un valor de pH diferente. Pero éste método no es muy preciso y no es apropiado para determinar valores de pH exactos. Es por eso que ahora hay tiras de test disponibles, que son capaces de determinar valores más pequeños de pH, tales como 3.5 or 8.5.
El método más preciso para determinar el pH es midiendo un cambio de color en un experimento químico de laboratorio. Ninguno de estos métodos es apropiado para determinar los cambios de pH con el tiempo.

El electrodo de pH

Un electrodo de pH es un tubo pequeño, que está unido a un pH-metro por medio de un cable. Un tipo especial de fluído se coloca dentro del electrodo; este es normalmente “cloruro de potasio 3M”.
En el fluído hay cables de plata y platino. El sistema es bastante frágil, porque contiene una pequeña membrana. Los iones H+ y OH- entrarán al electrodo a través de esta membrana. Los iones crearán una carga ligeramente positiva y ligeramente negativa en cada extremo del electrodo. El potencial de las cargas determina el número de iones H+ y OH-, y cuando esto haya sido determinado, el pH aparecerá digitalmente en el pH-metro. El potencial depende de la temperatura de la solución. Es por eso que el pH-metro también muestra la temperatura.

http://www.youtube.com/watch?v=9bPVInZHZLM --> Éste es un video de como se usa un electrodo de pH, ya que Blogger no me deja subir videos.

En ésta página, se explicará didácticamente, y con ejemplos, la escala pH para que se aprenda más facilmente éste tópico: [Hacer Click Aqui]

Fuentes: http://www.visionlearning.com/librar/module_viewer.php?mid=58&l=s

http://www.lenntech.es/ph-y-alcalinidad.htm

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