3.12: Ácidos y Bases

¡Peligro! ¡Ácido de batería!

Probablemente sepas que las baterías de autos como esta contienen productos químicos peligrosos como los ácidos fuertes. Los ácidos fuertes pueden lastimarte si entran en contacto con tu piel u ojos. Por lo tanto, puede sorprenderte saber que tu vida depende de los ácidos. Hay muchos ácidos dentro de tu cuerpo, y algunos de ellos son tan fuertes como el ácido de batería. Los ácidos son necesarios para la digestión y algunas formas de producción de energía. Los genes están hechos de ácidos nucleicos, proteínas de aminoácidos y lípidos de ácidos grasos.

Figura\(\PageIndex{1}\): Batería de coche

Agua y Soluciones

Los ácidos como el ácido de la batería son soluciones. Una solución es una mezcla de dos o más sustancias que tiene la misma composición en todas partes. Muchas soluciones son una mezcla de agua y alguna otra sustancia. No todas las soluciones son ácidos. Algunas son bases y otras no son ni ácidos ni bases. Para entender ácidos y bases, es necesario conocer más sobre el agua pura.

En el agua pura (como el agua destilada), una pequeña fracción de las moléculas de agua se descompone naturalmente para formar iones. Un ion es un átomo o molécula cargada eléctricamente. La descomposición del agua está representada por la ecuación química:

\[\mathrm{2H_2O \rightarrow H_3O^+ + OH^-} \]

Los productos de esta reacción son un ion hidronio (H ₃ O ⁺) y un ion hidróxido (OH ^-). El ion hidróxido, que tiene una carga negativa, se forma cuando una molécula de agua cede un ión de hidrógeno cargado positivamente (H ⁺). El ion hidronio, que tiene una carga positiva, se forma cuando otra molécula de agua acepta el ión hidrógeno.

Acidez y pH

La concentración de iones hidronio en una solución se conoce como acidez. En agua pura, la concentración de iones hidronio es muy baja; solo aproximadamente 1 de cada 10 millones de moléculas de agua se descompone naturalmente para formar un ion hidronio. Como resultado, el agua pura es esencialmente neutra. La acidez se mide en una escala llamada pH. El agua pura tiene un pH de 7, por lo que el punto de neutralidad en la escala de pH es 7.

Figura\(\PageIndex{2}\): Esta escala de pH muestra la acidez de muchas sustancias comunes. Cuanto menor sea el valor de pH, más ácida es una sustancia.

Ejemplos de pH

• El limpiador de drenaje líquido tiene un pH = 14
• Los blanqueadores, limpiador de horno, lejía tienen un pH = 13.5
• La solución de amoníaco tiene un pH = 10.5 - 11.5
• El bicarbonato de sodio tiene un pH = 9.5
• El agua de mar tiene un pH = 8
• La sangre tiene un pH = 7.4
• La leche, la orina, la saliva tienen un pH = 6.3 - 6.6
• El café negro tiene un pH = 5
• Zumo de pomelo, refresco, jugo de tomate tienen un pH = 2.5 - 3.5
• Jugo de limón, vinagre tienen un pH = 2
• El ácido rebozado, el ácido clorhídrico tienen un pH = 0

Ácidos

Si una solución tiene una mayor concentración de iones hidronio que el agua pura, tiene un pH inferior a 7. Una solución con un pH inferior a 7 se llama ácido. A medida que aumenta la concentración de iones hidronio, el valor del pH disminuye. Por lo tanto, cuanto más ácida es una solución, menor es su valor de pH. ¿Alguna vez probaste el vinagre? Al igual que otros ácidos, tiene un sabor agrio. Los ácidos más fuertes pueden ser dañinos para los organismos. Por ejemplo, el ácido estomacal comería a través del estómago si no estuviera revestido con una capa de moco. Los ácidos fuertes también pueden dañar materiales, incluso materiales duros como el vidrio.

Bases

Si una solución tiene una concentración menor de iones hidronio que el agua pura, tiene un pH superior a 7. Una solución con un pH superior a 7 se llama base. Las bases, como el bicarbonato de sodio, tienen un sabor amargo. Al igual que los ácidos fuertes, las bases fuertes pueden dañar los organismos y dañar los materiales. Por ejemplo, la lejía puede quemar la piel y la lejía puede eliminar el color de la ropa.

Ácidos, Bases y Enzimas

Muchos ácidos y bases en los seres vivos proporcionan el pH que necesitan las enzimas. Las enzimas son catalizadores biológicos que deben funcionar eficazmente para que ocurran reacciones bioquímicas. La mayoría de las enzimas pueden hacer su trabajo sólo a un cierto nivel de acidez. Las células secretan ácidos y bases para mantener el pH adecuado para que las enzimas hagan su trabajo.

Cada vez que digieres los alimentos, los ácidos y las bases están trabajando en tu sistema digestivo. Considera la enzima pepsina, que ayuda a descomponer las proteínas en el estómago. La pepsina necesita un ambiente ácido para hacer su trabajo. El estómago secreta el ácido fuerte llamado ácido clorhídrico que permite que la pepsina funcione. Cuando el contenido del estómago ingresa al intestino delgado, el ácido debe ser neutralizado. Esto se debe a que las enzimas en el intestino delgado necesitan un ambiente básico para funcionar. Un órgano llamado páncreas secreta una base llamada bicarbonato en el intestino delgado, y esta base neutraliza el ácido.

Característica: Mi cuerpo humano

¿Alguna vez has tenido acidez estomacal? La respuesta es probablemente “sí”. Más de 60 millones de estadounidenses tienen acidez estomacal al menos una vez al mes, y más de 15 millones la padecen a diario. Saber más sobre la acidez estomacal puede ayudarte a prevenirla o saber cuándo es el momento de buscar tratamiento médico.

La acidez estomacal no tiene nada que ver con el corazón, pero sí provoca una sensación de ardor en las inmediaciones de ese órgano. Normalmente, el ácido secretado en el estómago permanece en el estómago donde se necesita para permitir que la pepsina haga su trabajo de digerir proteínas. Un tubo largo llamado esófago transporta los alimentos desde la boca hasta el estómago. Un esfínter, o válvula, entre el esófago y el estómago, se abre para permitir que los alimentos tragados ingresen al estómago y luego se cierra para evitar que el contenido del estómago vuelva a fluir hacia el esófago. Si este esfínter es débil o se relaja de manera inapropiada, los contenidos estomacales fluyen hacia el esófago. Debido a que los contenidos estomacales suelen ser ácidos, esto provoca la sensación de ardor conocida como acidez estomacal. Las personas que son propensas a la acidez estomacal y la padecen a menudo pueden ser diagnosticadas con ERGE, que significa enfermedad por reflujo gastroesofágico.

La ERGE, así como la acidez estomacal ocasional, a menudo pueden mejorarse con cambios en la dieta y otros cambios en el estilo de vida que disminuyen la cantidad y acidez del reflujo desde el estómago hasta el esófago.

• Algunos alimentos y bebidas parecen contribuir a la ERGE, por lo que estos deben evitarse. Incluyen chocolate, alimentos grasos, menta, café y bebidas alcohólicas.
• Disminuir el tamaño de las porciones y comer la última comida del día al menos un par de horas antes de acostarse puede reducir el riesgo de que ocurra el reflujo.
• El tabaquismo tiende a debilitar el esfínter esofágico inferior, por lo que dejar el hábito puede ayudar a controlar el reflujo.
• La ERGE a menudo se asocia con el sobrepeso, y perder peso a menudo trae mejoras.
• Algunas personas son ayudadas al dormir con la cabecera de la cama elevada. Esto permite que la gravedad ayude a controlar el reflujo de ácidos hacia el esófago desde el estómago.

Revisar

1. ¿Cuál es la solución?
2. Definir acidez.
3. Explique cómo se mide la acidez.
4. Compara y contrasta ácidos y bases.
5. El ácido clorhídrico es secretado por el estómago para proporcionar un ambiente ácido para la enzima pepsina. ¿Cuál es el pH de este ácido? ¿Qué tan fuerte es un ácido comparado con otros ácidos?
6. Verdadero o Falso. Las bases fuertes son suaves y no pueden hacerte daño, a diferencia de los ácidos fuertes.
7. Verdadero o Falso. Cuanto menor sea el pH, mayor será la concentración de iones hidronio.
8. Definir un ion.
9. Identificar los iones en la siguiente ecuación y explicar por qué son iones:
   \[\mathrm{2H_2O \rightarrow H_3O^+ + OH^-} \]
10. Explique por qué el páncreas secreta bicarbonato al intestino delgado.
11. ¿Crees que la pepsina funcionaría en el intestino delgado? ¿Por qué o por qué no?
12. ¿Cómo se compara el pH del estómago con el intestino delgado? Es
    1. lo mismo que
    2. no tan importante como el pH de
    3. superior a
    4. inferior a
13. Es posible que hayas mezclado vinagre y bicarbonato de sodio y hayas notado que burbujean y reaccionan entre sí.
    1. Explique por qué sucede esto.
    2. Explica qué pasa con el pH de esta solución después de mezclar el vinagre y el bicarbonato de sodio.
14. Las hormonas del embarazo pueden hacer que el esfínter esofágico inferior se relaje ¿Qué efecto crees que esto tiene en las mujeres embarazadas? Explica tu respuesta.

Explora más

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Mire el video a continuación para obtener más información sobre ácidos, bases y pH.

Atribuciones

1. Batería por dave_7, licencia CC BY 2.0 vía Wikimedia Commons
2. Escala de pH de OpenStax College, con licencia CC BY 3.0 vía Wikimedia Commons
3. Texto adaptado de Biología Humana por CK-12 licenciado CC BY-NC 3.0