1.11: Ácidos y Bases de Arrhenius (Revisión)
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Objetivo de aprendizaje
- reconocer ácidos o bases
Introducción
En 1884, el químico sueco Svante Arrhenius propuso dos clasificaciones específicas de compuestos, denominadas ácidos y bases. Cuando se disolvieron en una solución acuosa, ciertos iones se liberaron en la solución. Según lo define Arrhenius, las reacciones ácido-base se caracterizan por ácidos, que se disocian en solución acuosa para formar iones de hidrógeno (H +) y bases, que forman iones hidróxido (OH −). Arrhenius obtuvo la puntuación de aprobación más baja por su tesis doctoral con estas ideas innovadoras sobre ácidos y bases. Diez años después fue galardonado con el Premio Nobel por sus percepciones.
Los ácidos se definen como un compuesto o elemento que libera iones de hidrógeno (H +) en la solución (principalmente agua).
\[ \ce{NHO_3 (aq) + H_2O(l) \rightarrow H_3O^+ + NO_3^- (aq)}\]
En esta reacción el ácido nítrico (HNO 3) se desasocia en iones hidrógeno (H +) y nitrato (NO 3 -) cuando se disuelve en agua. Las bases se definen como un compuesto o elemento que libera iones hidróxido (OH -) en la solución.
\[ \ce{LiOH(s) ->[\ce{H2O}] Li^{+}(aq) + OH^{-}(aq)}\]
En esta reacción, el hidróxido de litio (\(\ce{LiOH}\)) se disocia en iones de litio (\(\ce{Li^{+}}\)) e hidróxido (\(\ce{OH^{-}}\)) cuando se disuelve en agua.
Una forma de definir una clase de compuestos es describiendo las diversas características que tienen en común sus miembros. En el caso de los compuestos conocidos como ácidos, las características comunes incluyen un sabor agrio, la capacidad de cambiar el color del colorante vegetal tornasol a rojo, y la capacidad de disolver ciertos metales y simultáneamente producir gas hidrógeno. Para los compuestos llamados bases, las características comunes son una textura resbaladiza, un sabor amargo y la capacidad de cambiar el color del tornasol a azul. Los ácidos y bases también reaccionan entre sí para formar compuestos generalmente conocidos como sales.
Aunque incluimos sus gustos entre las características comunes de ácidos y bases, ¡nunca abogamos por probar un químico desconocido!
Los químicos prefieren, sin embargo, tener definiciones de ácidos y bases en términos químicos. El químico sueco Svante Arrhenius desarrolló las primeras definiciones químicas de ácidos y bases a finales del siglo XIX. Arrhenius definió un ácido como un compuesto que aumenta la concentración de iones hidrógeno (H +) en solución acuosa. Muchos ácidos son compuestos simples que liberan un catión de hidrógeno en solución cuando se disuelven. De igual manera, Arrhenius definió una base como un compuesto que aumenta la concentración de ion hidróxido (OH −) en solución acuosa. Muchas bases son compuestos iónicos que tienen como anión el ion hidróxido, el cual se libera cuando la base se disuelve en agua.
| Ácidos | Bases | ||
|---|---|---|---|
| Fórmula | Nombre | Fórmula | Nombre |
| HCl (ac) | ácido clorhídrico | NaOH (ac) | hidróxido de sodio |
| HBr (aq) | ácido bromhídrico | KOH (aq) | hidróxido de potasio |
| HI (aq) | ácido hidriódico | Mg (OH) 2 (aq) | hidróxido de magnesio |
| H 2 S (aq) | ácido hidrosulfúrico | Ca (OH) 2 (aq) | hidróxido de calcio |
| HC 2 H 3 O 2 (aq) | ácido acético | NH 3 (ac) | amoníaco |
| HNO 3 (ac) | ácido nítrico | ||
| HNO 2 (ac) | ácido nitroso | ||
| H 2 SO 4 (aq) | ácido sulfúrico | ||
| H 2 SO 3 (aq) | ácido sulfuroso | ||
| HClO 3 (ac) | ácido clórico | ||
| HClO 4 (ac) | ácido perclórico | ||
| HClO 2 (ac) | ácido cloroso | ||
| H 3 PO 4 (aq) | ácido fosfórico | ||
| H 3 PO 3 (aq) | ácido fosforoso | ||
Muchas bases y sus soluciones acuosas se nombran usando las reglas normales de los compuestos iónicos que se presentaron previamente; es decir, se denominan como compuestos de hidróxido. Por ejemplo, el hidróxido de sodio base (NaOH) es tanto un compuesto iónico como una solución acuosa. Sin embargo, las soluciones acuosas de ácidos tienen sus propias reglas de nomenclatura. Los nombres de los ácidos binarios (compuestos con hidrógeno y otro elemento en su fórmula) se basan en la raíz del nombre del otro elemento precedido por el prefijo hydro - y seguido del sufijo - ácido ic. Así, una solución acuosa de HCl [denominada “HCl (ac)”] se denomina ácido clorhídrico, H 2 S (ac) se llama ácido hidrosulfúrico, y así sucesivamente. Los ácidos compuestos por más de dos elementos (típicamente hidrógeno y oxígeno y algún otro elemento) tienen nombres basados en el nombre del otro elemento, seguidos del sufijo - ácido ic o ácido -oso, dependiendo del número de átomos de oxígeno en la fórmula del ácido. Otros prefijos, como per- e hipo-, también aparecen en los nombres de algunos ácidos. Desafortunadamente, no existe una regla estricta para el número de átomos de oxígeno que están asociados con el sufijo de ácido - ic; los nombres de estos ácidos se memorizan mejor. En la\(\PageIndex{1}\) tabla se enumeran algunos ácidos y bases y sus nombres. Tenga en cuenta que los ácidos tienen hidrógeno escrito primero, como si fuera el catión, mientras que la mayoría de las bases tienen el ion hidróxido negativo, si aparece en la fórmula, escrito en último lugar.
El nombre oxígeno proviene del latín que significa “productor de ácido” porque su descubridor, Antoine Lavoisier, pensó que era el elemento esencial en los ácidos. Lavoisier se equivocó, pero ya es demasiado tarde para cambiar el nombre.
Ejemplo\(\PageIndex{1}\)
Nombrar cada sustancia.
- HF (aq)
- Sr (OH) 2 (aq)
Solución
- Este ácido tiene sólo dos elementos en su fórmula, por lo que su nombre incluye el prefijo hidro. El tallo del nombre del otro elemento, flúor, es flúor, y también debemos incluir la terminación - ácido ic. Su nombre es ácido fluorhídrico.
- Esta base se denomina como un compuesto iónico entre el ion estroncio y el ion hidróxido: hidróxido de estroncio.
Ejercicio\(\PageIndex{1}\)
Nombrar cada sustancia.
- H 2 Se (aq)
- Ba (OH) 2 (aq)
Observe que una base listada en la Tabla\(\PageIndex{1}\) —amoníaco— no tiene hidróxido como parte de su fórmula. ¿Cómo aumenta este compuesto la cantidad de ión hidróxido en solución acuosa? En lugar de disociarse en iones hidróxido, las moléculas de amoníaco reaccionan con moléculas de agua tomando un ion hidrógeno de la molécula de agua para producir un ion amonio y un ion hidróxido:
\[NH_{3(aq)} + H_2O_{(ℓ)} \rightarrow NH^+_{4(aq)} + OH^−_{(aq)} \label{Eq1}\]
Debido a que esta reacción de amoníaco con agua provoca un aumento en la concentración de iones hidróxido en solución, el amoníaco satisface la definición de Arrhenius de una base. Muchos otros compuestos que contienen nitrógeno son bases porque también reaccionan con el agua para producir iones hidróxido en solución acuosa.