Los ácidos y las bases se conocen desde hace mucho tiempo. Cuando Robert Boyle los caracterizó en 1680, observó que los ácidos disuelven muchas sustancias, cambian el color de ciertos tintes naturales (por ejemplo, cambian el tornasol de azul a rojo) y pierden estas propiedades características después de entrar en contacto con los álcalis (bases). En el siglo XVIII, se reconoció que los ácidos tienen un sabor agrio, reaccionan con la piedra caliza para liberar una sustancia gaseosa (ahora conocida como CO 2 ) e interactúan con los álcalis para formar sustancias neutras. En 1815, Humphry Davy contribuyó en gran medida al desarrollo del concepto ácido-base moderno al demostrar que el hidrógeno es el componente esencial de los ácidos. Por esa misma época, Joseph Louis Gay-Lussac concluyó que los ácidos son sustancias que pueden neutralizar las bases y que estas dos clases de sustancias solo pueden definirse entre sí. La importancia del hidrógeno fue enfatizada en 1884 cuando Svante Arrhenius definió un ácido como un compuesto que se disuelve en agua para producir cationes de hidrógeno (ahora reconocidos como iones hidronio) y una base como un compuesto que se disuelve en agua para producen aniones de hidróxido.
Los ácidos y las bases son soluciones comunes que existen en todas partes. Casi todos los líquidos que encontramos en nuestra vida diaria consisten en propiedades ácidas y básicas, con la excepción del agua. Tienen propiedades completamente diferentes y pueden neutralizarse para formar H 2 O, que se discutirá más adelante en una subsección. Los ácidos y las bases se pueden definir por sus observaciones físicas y químicas (Tabla ( PageIndex {1} )).
| ÁCIDOS | BASES |
|---|---|
| produce un dolor punzante en una herida. | dan una sensación resbaladiza. |
| sabor agrio. | sabor amargo. |
| son incoloros cuando se colocan en fenolftaleína (un indicador). | son de color rosa cuando se colocan en fenolftaleína (un indicador). |
| son rojos sobre papel tornasol azul (un indicador de pH). | son de color azul sobre papel tornasol rojo (un indicador de pH). |
| tiene un pH <7. | tiene un pH> 7. |
| produce gas hidrógeno cuando reacciona con metales. | |
| produce dióxido de carbono cuando reacciona con carbonatos. | |
| Ejemplos comunes: limones, naranjas, vinagre, orina, ácido sulfúrico, ácido clorhídrico |
Ejemplos comunes: jabón, pasta de dientes, blanqueador, agentes de limpieza, agua de cal, agua de amoníaco, hidróxido de sodio.
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Los ácidos y las bases en soluciones acuosas conducirán electricidad porque contienen iones disueltos. Por lo tanto, los ácidos y las bases son electrolitos . Los ácidos y bases fuertes serán electrolitos fuertes. Los ácidos y bases débiles serán electrolitos débiles. Esto afecta la cantidad de conductividad.
La definición de Arrhenius de ácidos y bases
En 1884, el químico sueco Svante Arrhenius propuso dos clasificaciones específicas de compuestos, denominados ácidos y bases. Cuando se disolvió en una solución acuosa, se liberaron ciertos iones en la solución. La definición de Arrhenius de las reacciones ácido-base es un desarrollo de la “teoría de los ácidos del hidrógeno”. Se utilizó para proporcionar una definición moderna de ácidos y bases, y se siguió del trabajo de Arrhenius con Friedrich Wilhelm Ostwald para establecer la presencia de iones en solución acuosa en 1884. Esto llevó a Arrhenius a recibir el Premio Nobel de Química en 1903.
Un ácido de Arrhenius es un compuesto que aumenta la concentración de iones (H ^ + ) que están presentes cuando se agregan al agua. Estos iones (H ^ + ) forman el ion hidronio ( (H_3O ^ + )) cuando se combinan con moléculas de agua. Este proceso se representa en una ecuación química agregando H 2 O al lado de los reactivos.
[HCl _ {(aq)} rightarrow H ^ + _ {(aq)} + Cl ^ -_ {(aq)} ]
En esta reacción, el ácido clorhídrico ( (HCl )) se disocia en iones de hidrógeno ( (H ^ + )) y cloro ( (Cl ^ – )) cuando se disuelve en agua, liberando H [19459033 ] + iones en solución. Formación de la ecuación de iones hidronio:
[HCl _ {(aq)} + H_2O _ {(l)} rightarrow H_3O ^ + _ {(aq)} + Cl ^ -_ {(aq)} ]
Las definiciones de Arrhenius de acidez y alcalinidad están restringidas a soluciones acuosas y se refieren a la concentración de los iones solvatados. Según esta definición, los (H_2SO_4 ) o (HCl ) puros disueltos en tolueno no son ácidos, a pesar de que ambos ácidos donarán un protón al tolueno. Además, según la definición de Arrhenius, una solución de amida de sodio ( (NaNH_2 )) en amoníaco líquido no es alcalina, a pesar de que el ión amida ( (NH ^ −_ 2 )) desprotona fácilmente el amoníaco. Por lo tanto, la definición de Arrhenius solo puede describir ácidos y bases en un ambiente acuoso.
En química, los ácidos y las bases se han definido de manera diferente por tres conjuntos de teorías: una es la definición de Arrhenius definida anteriormente, que gira en torno a la idea de que los ácidos son sustancias que se ionizan (se rompen) en una solución acuosa para producir hidrógeno ( Los iones (H ^ + )) mientras que las bases producen iones hidróxido ( (OH ^ – )) en solución. Las otras dos definiciones se discuten en detalle después del capítulo e incluyen la definición de Brønsted-Lowry que define los ácidos como sustancias que donan protones ( (H ^ + )), mientras que las bases son sustancias que aceptan protones y la teoría de ácidos y ácidos de Lewis. bases establece que los ácidos son aceptores de pares de electrones, mientras que las bases son donantes de pares de electrones.