martes, noviembre 01, 2011

ÁCIDOS Y BASES: sustancias químicas que se unen para ser neutras

Los ácidos y las bases son sustancias químicas que utilizamos en diversos productos, que están en los alimentos, la naturalez y en nuestro cuerpo, es decir, tienen funciones importantes para conservar la vida y el ecosistema. Este el caso por ejemplo del ADN o ácido desoxirribo nucleico donde encontramos al ácido fosfórico y las bases nitrogenadas (adenina, guanina, cistosina y timina), cuyas propiedades se complementa para constituir a esa molécula maravillosa de los seres vivos, el ADN.


En otros ejemplos cuando ingerimos el jugo de limón, mandarina, naranja, camu camu y otras frutas podemos percibr el sabor de la sustancia ácida, también en el yogur encontramos el ácido láctico, en el vinagre el ácido acético y en algunos medicamentos como la aspirina que contiene al ácido acetil salicílico. Otros ejemplos son el jugo gástrico que tiene el HCl ácido clohídrico que permite matar microbios que ingresan con los alimentos, y en la vitamina C utilizamos el ácido ascórbico, y muchos ejemplos más.

Respecto a las bases podemos mencionar a los hidróxidos como es el caso de la leche magnesia que contiene hidróxido de magnesio y otros antiácidos que además presenta hidróxido de aluminio. En la elaboración de los jabones se utiliza el hidróxido de sodio como base, la lejía utiliza la base del hipoclorito de sodio como blanqueador y desinfectante de piscinas. Otras sustancias que también son bases están la cafeína presente en el café, la cocaína de la coca y la nicotina del tabaco. Muchos fármacos antigripales y antimigrañosos contienen cafeína como estimulante del sistema nervioso. Por último tenemos a los carbonatos y bicarbonatos de sodio, sustancias básicas empleadas en la industria farmaceútica, panaderías, cosméticos, etc.


¿CÓMO SE DEFINEN A LOS ÁCIDOS Y LAS BASES?

Existen varios científicos que han propuesto la definición de ácidos y bases según sus investigaciones, por ejemplo el primero fue propuesto por el químico francés Antoine Lavoisier, alrededor de 1776, al referirse a los ácidos en términos de su contenido “oxígeno”, (que él llamó de esta forma a partir de las palabras griegas que significan "formador de ácido"), y que actualmente se cumple con los llamados ácidos oxácidos como por ejemplo: HNO3 y el H2SO4.

Pero luego en 1838 Justus von Liebig propone que un ácido es una sustancia que contiene hidrógeno que puede ser reemplazado por un metal, por ejemplo: H2S, H2Te.

A medida que pasa el tiempo y se dan mayores descubrimientos la definición de ácido y base van cambiando para ser cada vez más explicita, así veremos a contimuación tres aportes importantes de Arrhenius, Brønsted-Lowry y Lewis.

ÁCIDO Y BASE SEGÚN ARRHENIUS

Propone en el año 1884 que las sustancias ácidas y bases en solución acuosa originan la presencia de iones lo que después lo llevó a Arrhenius a recibir el Premio Nóbel de Química en 1903 como "reconocimiento de sus extraordinarios servicios prestados al avance de la química por su teoría de la disociación electrolítica"
La definición de Arrhenius se puede resumir como "los ácidos de Arrhenius forman iones hidrógeno (H+) en solución acuosa, mientras que las bases de Arrhenius forman iones hidróxido (OH−)".



La tradicional definición acuosa de ácido-base del concepto de Arrhenius se describe como la formación de agua a partir de iones hidrógeno e hidróxido, o bien como la formación de iones hidrógeno e hidróxido procedentes de la disociación de un ácido y una base en solución acuosa:

H+ (aq) + OH− (aq) --------→ H2O

(En los tiempos modernos, el uso de H+ se considera como una abreviatura de H3O+, ya que actualmente se conoce que el protón aislado H+ no existe como especie libre en solución acuosa). Permite explicar las reacciones ácido-base de Arrhenius donde se forma una sal y agua.


Ejemplos de ácidos: HCl, HNO3, H2SO4.
Ejempls de bases: NaOH, KOH, Mg(OH)2


ÁCIDO Y BASE SEGÚN BRONSTED - LOWRY

La definición de Brønsted-Lowry, formulada independientemente por sus dos autores Johannes Nicolaus Brønsted y Martin Lowry en 1923, se basa en la idea de la protonación de las bases a través de la desprotonación de los ácidos, es decir, la capacidad de los ácidos de "donar" iones hidrógeno (H+) a las bases, quienes a su vez, los "aceptan". Así se origina la formación de ácidos conjugados y bases conjugadas, producidas por la transferencia de un protón del ácido a la base.
En esta propuesta un "ácido es un compuesto que puede donar un protón, y una base es un compuesto que puede recibir un protón".



Por ejemplo, la eliminación de H+ del ácido clorhídrico (HCl) produce el anión cloruro (Cl−), base conjugada del ácido:

HCl → H+ + Cl−

La adición de H+ al anión hidróxido (OH−), una base, produce agua (H2O), su ácido conjugado:

H+ + OH− → H2O


Entonces la definición de Brønsted-Lowry abarca la definición de Arrhenius, pero también extiende el concepto de reacciones ácido-base a sistemas en los que no hay agua involucrada, tales como la protonación del amoníaco, una base, para formar el catión amonio, su ácido conjugado:

H+ + NH3 → NH4+

La fórmula general para las reacciones ácido-base, de acuerdo a la definición de Brønsted-Lowry, es:

AH + B → BH+ + A−

donde
AH representa el ácido,
B representa la base, y
BH+ representa el ácido conjugado de B, y
A− representa la base conjugada de AH.

ÁCIDO Y BASE SEGÚN LEWIS

La propuesta de Gilbert N. Lewis en 1923 define a una base (conocida como base de Lewis) al compuesto que puede donar un par electrónico, y un ácido (un ácido de Lewis) como un compuesto que puede recibir dicho par electrónico.


Por ejemplo, si consideramos la clásica reacción acuosa ácido-base:

HCl (aq) + NaOH (aq) ------→ H2O (l) + NaCl (aq)

La definición de Lewis no considera esta reacción como la formación de una sal y agua o la transferencia de H+ del HCl al OH−. En su lugar, considera como ácido al propio ion H+, y como base al ion OH−, que tiene un par electrónico no compartido. En consecuencia, aquí la reacción ácido-base, de acuerdo con la definición de Lewis, es la donación del par electrónico del ion OH− al ion H+. Esto forma un enlace covalente entre H+ y OH−, que produce agua (H2O).

Al tratar las reacciones ácido-base en términos de pares de electrones en vez de sustancias específicas, la definición de Lewis es amplia y abarca a las otras definiciones anteriores.

No hay comentarios:

Publicar un comentario en la entrada