Ácidos y bases


Ever Arrieta

Un ácido es una sustancia que es capaz de liberar iones de hidrógeno (H+)en una solución. Sin embargo, también se considera como un ácido una sustancia que, al combinarse, recibe un par de electrones.

En cuanto a la base, esta se considera como una sustancia capaz de disociar iones de hidróxido (OH-) en una solución. Además, también son consideradas aquellas sustancias capaces de donar un par electrones.

Tanto ácidos como bases pueden ser identificados según su posición en la escala del pH. En el caso de los ácidos, estos tienen un valor inferior a 7, mientras que las bases (alcalinos) tienen uno superior a 7.

ÁcidoBase
DefiniciónUn ácido es una sustancia que es capaz de liberar iones de hidrógeno(H+) en una solución.Una base es una sustancia capaz de disociar iones de hidróxido OH- en una solución.
Teoría de ArrheniusEs una sustancia que libera iones de hidrógeno H+ en una solución acuosa.Es una sustancia que disocia un anión de hidroxilo OH- en un medio acuoso.
Teoría Brønsted-LowrySon sustancias con la capacidad de donar o ceder protones (iones de hidrógeno H+ sin su electrón negativo).Es una sustancia capaz de aceptar protones (H+) en disolución.
Teoría de LewisEs una sustancia capaz de aceptar un par de electrones.Es una sustancia que tiene la capacidad de donar o ceder electrones.
Propiedades
  • Son altamente solubles en agua.
  • Reaccionan con algunos metales.
  • Son transmisores de corriente eléctrica.
  • Poseen sabor agrio (limón, por ejemplo).
  • Cambian el color del papel tornasol del azul al rojo.
  • Pueden destruir tejidos orgánicos.
  • Reaccionan con bases produciendo agua y sal.
  • Son menos soluble en agua.
  • No reaccionan con los metales.
  • En disolución, conducen corriente eléctrica.
  • Poseen sabor amargo (jabonoso, como el cloro o lejía).
  • Cambian el color del papel tornasol del rojo al azul.
  • En disolución, son deslizantes al tacto.
  • Reaccionan con los ácidos, produciendo agua y sal.
Nivel de pHInferior a 7.Superior a 7.
Ejemplos
  • Limones, naranjas y tomates.
  • Vinagre y vino.
  • Leche de magnesia.
  • Pasta dentífrica.
  • Lejía, jabón y otros detergentes.
  • Bicarbonato de sodio.

¿Qué es un ácido?

Un ácido es una sustancia que es capaz de liberar iones de hidrógeno en una solución. Además, también se considera como ácido un compuesto molecular que, al combinarse, recibe un par de electrones.

La palabra ácido proviene del latín acidus, que significa ‘agrio’ o ‘afilado’, y se refiere al sabor desagradable de ciertas sustancias (por ejemplo, el vinagre).

Sin embargo, es importante señalar que existen diversas teorías utilizadas para definir lo que es un ácido.

Ácidos fuertes y débiles

Los ácidos se pueden considerar fuertes o débiles según como se disocien en un medio acuoso, es decir, según la cantidad de iones de hidrógeno que liberan en una solución.

Un ácido es fuerte cuando este se ioniza, y la gran mayoría de sus iones de hidrógeno o protones son cedidos a solución. Estos ácidos son altamente corrosivos y buenos conductores eléctricos.

Entre los ácidos fuertes están el ácido sulfúrico H2SO4, el ácido bromhídrico (HBr) y el ácido clorhídrico (HCl).

En contraposición, los ácidos débiles son aquellos que no liberan una gran cantidad de iones de hidrógeno y son menos corrosivos que los ácidos fuertes. Ejemplos de ácidos débiles son el ácido carbónico (H2CO3) y el ácido acetilsalicílico (C9H2O4).

Propiedades de los ácidos

  • Son altamente solubles en agua.
  • Reaccionan con algunos metales.
  • Funcionan como transmisores de corriente eléctrica.
  • Poseen sabor agrio (limón, por ejemplo).
  • Cambian el color del papel tornasol del azul al rojo.
  • Pueden destruir tejidos orgánicos.
  • Reaccionan con bases, produciendo agua y sal.
  • Las reacciones ácido-base son exotérmicas (liberan calor).

Ejemplos de ácidos

  • Ácido ascórbico (vitamina C).
  • Ácido cítrico, presente algunas frutas.
  • Ácido acético (vinagre y vino).
  • Ácido láctico, producido durante el ejercicio anaeróbico.
  • Ácido acetilsalicílico (aspirina).
  • Ácido clorhídrico (jugo gástrico).
  • Ácido sulfúrico.

¿Qué es una base?

Una base es una sustancia capaz de disociar iones de hidróxido en una solución, contando con un pH superior a 7. También se considera como base una sustancia capaz de aceptar un par de electrones, e incluye todas las soluciones alcalinas.

La palabra base proviene del griego basis y significa ‘ir‘ o ‘caminar’, mientras que alcalina proviene latín alkali, que a su vez proviene del árabe Al-Qali, y significa ‘cenizas’, particularmente aquellas quemadas de la madera.

Así como con los ácidos, las bases han sido definidas de diferentes formas. Ambos compuestos mantienen una estrecha relación debido a sus propiedades.

Bases fuertes y débiles

Las bases fuertes se ionizan completamente, cediendo sus iones de hidróxido a la solución. Algunas bases fuertes son el hidróxido de litio (LiOH), el hidróxido de potasio (KOH) y el hidruro de sodio (NaH).

En cuanto a las bases débiles, estas son aquellas que aportan una baja cantidad de sus iones de hidróxido, por lo que no tienen la tendencia a disociarse. Ejemplos de bases débiles son el amoníaco (NH3) y el bicarbonato de sodio (NaHCO3).

Propiedades de las bases

  • Son menos solubles en agua.
  • No reaccionan con los metales.
  • En disolución, conducen corriente eléctrica.
  • Poseen sabor amargo (jabonoso, como el cloro/lejía).
  • Cambian el color del papel tornasol del rojo al azul.
  • En disolución, son deslizantes al tacto.
  • Reaccionan con los ácidos, produciendo agua y sal.
  • Las reacciones ácido-base son exotérmicas (liberan calor).
  • Su pH es superior a 7.

Ejemplos de bases

  • Hidróxido de magnesio (leche de magnesia).
  • Hipoclorito de sodio (lejía, cloro).
  • Bicarbonato de sodio (polvo de hornear).
  • Tetraborato de sodio (bórax).
  • Amoníaco.
  • Hidróxido de sodio (soda cáustica).

Teorías de ácidos y bases

Históricamente, estas sustancias han sido estudiadas en función de sus propiedades e interacciones con otros elementos. Existen diversas teorías que explican estos fenómenos y que aún se encuentran vigentes.

Algunas de las más conocidas, y que serán presentadas a continuación, son la teoría de ácido-base de Arrhenius (desprendida de su teoría de la disociación electrolítica) de 1887, la teoría de ácido-base de Brønsted-Lowry (que presenta la noción de pares conjugados ácido-base) de 1923, y la teoría de Lewis (en la cual la recepción y donación de electrones es fundamental).

Teoría de ácido y base de Arrhenius

Según el químico sueco Svante August Arrhenius (1859-1927), un ácido es una sustancia que libera iones de hidrógeno H+ en una solución acuosa (agua).

En la teoría de disociación electrolítica de Arrhenius (1887), los ácidos son compuestos que poseen hidrógeno y que, al disolverse en un medio acuoso, liberan iones de hidrógeno (protones) o hidronio (iones hidratados por el contacto con el agua). En este caso, los electrolitos (iones o cationes) se ionizan, siendo capaces de conducir una carga eléctrica.

Por su parte, la base es una sustancia que disocia un ion con carga negativa (anión) de hidroxilo (OH-) en un medio acuoso.

La definición de Arrhenius tiene la limitación de que no considera reacciones en las que nohaya una disolución acuosa.

Ejemplo de ácido y base de Arrhenius

Ácido: ácido clorhídrico o HCI → CIH-(aq) + H+(aq)

Base: hidróxido de sodio o NaOH → NaH+(aq) + OH-(aq)

Teoría de ácido-base de Brønsted-Lowry

El científico danés Johannes Nicolaus Brønsted (1879-1947) y el científico inglés Thomas Martin Lowry (1874-1936) publicaron estudios (1923) en los cuales se define a los ácidos como sustancias con la capacidad de donar o ceder protones (iones de hidrógeno H+ sin su electrón negativo) a otra que debe aceptarlos. En cuanto a la base, esta es una sustancia capaz de aceptar protones (H+) en disolución.

Dentro de esta teoría, los ácidos noson solo aquellos que requieren de agua al liberar iones de hidrógeno durante la disolución, sino que se incluyen otros tipos de solventes.

Así, esta definición amplía la presentada por Arrhenius, en la que un ácido se limitaba a una sustancia que libera iones de hidrógeno en un medio acuoso. Es decir, un ácido es una sustancia que dona protones a otra sustancia, mientras que una base los acepta de otra sustancia.

Par conjugado ácido-base

Con la teoría de Brønsted-Lowry se introduce la noción de pares conjugados de ácido-base, por una transferencia de protones, en la cual el ácido los dona y la base los acepta. En este caso, ácido y base coexisten, ya que un ácido solo puede actuar en presencia de una base y viceversa.

Cuando un ácido dona un protón, a este ácido se le denomina base conjugada. Lo mismo acontece, al contrario, cuando una base recibe un protón. Esta base se conoce como ácido conjugado.

Esto acontece porque el ácido se convierte en una base conjugada al donar un protón, es decir, en una sustancia que es capaz de aceptar un protón. En el caso de la base, cuando esta acepta un protón, esta se convierte en una sustancia capaz de ceder un protón.

Reacción de neutralización

Una reacción de neutralización ocurre cuando un ácido y una base producen agua y sal. Sin embargo, también existen casos en los que la reacción no se produce en un medio acuoso, y la misma resulta de una combinación de un óxido y un no-óxido.

Ejemplo de reacción ácido-base de Brønsted-Lowry

Ácido hidroclorídrico y amoníaco:

HCl (es el ácido) + NH3 (es la base) ⇋ NH4+ (es el ácido conjugado) + Cl- (es la base conjugada)

Teoría de ácido-base de Lewis

El científico estadounidense Gilbert Lewis (1875-1946), propuso una teoría en la misma altura (1923) en que la teoría de Brønsted-Lowry fue presentada. Para este científico, un ácido es una sustancia capaz de aceptar un par de electrones.

Esta definición de ácido incluye a todos los ácidos de Brønsted-Lowry, ya que los iones de hidrógeno (protones) son receptores de electrones, y abarca muchas otras sustancias que no contienen hidrógeno.

En la teoría de Lewis, las bases son sustancias que tienen la capacidad de donar un par de electrones.

Al incluir a los ácidos de Brønsted-Lowry (donadores y receptores de protones, respectivamente), la teoría de Lewis también incorpora a los ácidos y bases de Arrhenius (iones de hidrógeno e hidróxido que reaccionan en un medio acuoso).

Ejemplo de reacción ácido-base de Lewis

Amoníaco y trifluoruro de boro:

BF3 (es el ácido) + NH3 (es la base) → H3N - BF3

Escala de pH

El pH es el potencial de hidrógeno de una disolución, ideado por el científico danés Søren Peder Lauritz Sørensen (1868-1939) en 1909. Indica la concentración de iones de hidrógeno en una sustancia. Para representar esta concentración se utiliza una escala que señala el nivel alcalinidad o acidez de una disolución.

acidos bases ph
La escala de pH indica la concentración de hidrógeno en una sustancia.
Los ácidos tienen un índice de pH inferior a 7, mientras que las bases uno superior a 7.

Esta escala está cuantificada del 0 al 14. Las sustancias que tienen un nivel menor a 7 son consideradas ácidas, mientras que las sustancias que tienen un nivel mayor a 7 son consideradas como bases (alcalinas).

Escala pH: pH = log10 [H+]

Cada movimiento de un punto a otro en la escala es logarítmico, lo que significa que un paso aumenta o disminuye la acidez/basicidad 10 veces respecto del paso inmediatamente inferior o superior. Es decir, si la acidez del vinagre es de un pH de 3, la acidez del jugo de limón es 10 veces superior, con un pH de 2.

El agua posee un pH que va desde el 6.5 al 8.5, en donde el pH del agua pura es 7 (que se considera neutro). Cuando el agua tiene un pH inferior a 6.5, esta puede tener metales tóxicos en su composición, siendo corrosiva y ácida. Cuando su pH es superior a 8.5, se le denomina agua dura, más básica o alcalina, con mayor presencia de magnesio y carbonatos.

Ever Arrieta
Bachiller en filosofía (2009) por la Universidad Nacional de Costa Rica; y máster en historia, relaciones internacionales y cooperación (2013), en traducción y servicios lingüísticos (2015) y en multimedia (2017) por la Universidad de Oporto.