Guía de aprendizaje Unidad 1: “Acido – Base” Química – 4º Medio

Liceo Isaura Dinator de Guzmán
Departamento de Química
(Nivel) 4ª Medio
Profesor/a Pilar Silva – José Urrutia
Guía de aprendizaje
Unidad 1: “Acido – Base” Química – 4º Medio
Nombre:……………………………………………….……………....
Curso: …………………… Fecha:…………………………………
Objetivo de aprendizaje:
Comprender la teoría de disociación y la teoría protónica para la observación de sustancias ácidas y
básicas
Contenido:
Conceptos de identificación cualitativa de sustancias ácidas y básicas
Teoría de la disociación o ionización en agua de Arrhenius
Teoría protónica de Brönsted – Lowry
Ejercicios aplicados a la teoría de Arrhenius y de Brönsted – Lowry
Instrucciones:
Lea atentamente la guía de aprendizaje de la unidad y desarrolle la actividad que se plantea al final la
cual se debe desarrollar en forma individual.
La guía tiene el objetivo ser evaluada con nota acumulativa.
La revisaremos cuando volvamos a clases y sirve de preparación para las pruebas correspondientes
que se realicen para la unidad.
CONCEPTOS DE ACIDO Y BASE
Boyle estableció una serie de propiedades cualitativas comunes a los ácidos:
- Son sustancias de sabor agrio (sabor ácido)
- Cambian el color de algunas sustancias, como el tornasol que lo vuelven rojo
- Disuelven muchas sustancias
- Contienen hidrógeno y lo desprenden al reaccionar lo los metales activos
- Pierden sus propiedades al reaccionar con las bases
De la misma manera a las bases se les atribuyen las propiedades:
- Son sustancias de sabor amargo y untuosas al tacto
- Cambian de color algunas sustancias como el tornasol que lo vuelven azul
- Precipitan muchas sustancias
- Pierden sus propiedades al reaccionar con los ácidos
TEORIA ACIDO-BASE DE ARRHENIUS O TERORIA DE LA IONIZACIÓN
En 1884, el químico sueco Svante Arrhenius estableció una relación entre las propiedades de los
ácidos y bases en disolución acuosa con la aparición de H+ y de OH− respectivamente. Diciendo:
- Ácido es aquella sustancia que al ionizarse en agua libera protones. (Hay que decir que
los protones o iones hidrógeno o hidronio, están rodeados de varias moléculas de agua,
por ese motivo también se representan como H3O+.)
Ejemplos:
HCL  H+ + Cl—
H2SO4  2H+ + SO4—2
CH3COOH  H+ + CH3COO—
- Base es aquella sustancia que al ioniarse en agua libera ions hidroxilo:
Ejemplos:
NaOH  Na+ + OH--Ca(OH)2  Ca+ + 2OH—
NH4OH  NH4+ + OH---
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De acuerdo con la teoría de Arrhenius, la neutralización entre un ácido y una base, se entiende
simplemente como la reacción entre los iones H+ y OH− dando agua, de manera que los otros
iones simplemente hacen de meros espectadores.
Esto explica que, por ejemplo, la entalpía de la reacción de neutralización del NaCl por HCl sea
igual a la entalpía de la reacción del KOH por HNO 3, ya que realmente el calor que se libera en la
reacción se debe a reacción de los iones H+ y OH− para dar H 2O.
Los problemas de la teoría de Arrhenius son:
-
Solamente puede aplicarse a sustancias cuando el disolvente es agua y no es válida para
otros disolventes. Por ejemplo, el HCl se disuelve en benceno y no libera protones, ni
conduce la corriente, pero sigue siendo capaz de cambiar el color de los indicadores.
No puede explicar cómo sustancias como el NH3 o el Na2CO3 pueden actuar como bases
sin que contengan el grupo OH.
TEORIA DE BRÖNSTED Y LOWRY
En 1923, de forma independiente, Johannes Brönsted y Martin Lowry propusieron una
ampliación a la teoría de Arrhenius para explicar el carácter ácido o base de una sustancia.
Ambos lo que hicieron fue considerar que el disolvente participa directamente en la reacción de
disociación y de esta forma llegaron a la conclusión de que siempre hay una transferencia de un
protón del ácido a la base:
-
-
-
Según la teoría de Brønsted y Lowry un ácido es toda especie (molécula o ión) capaz de
ceder un protón y una base es toda especie capaz de aceptar un protón.
Cuando un ácido cede un protón se convierte en una base (su base conjugada) y de igual
forma, la especie que acepta el protón se convierte en un ácido (su ácido conjugado) y
podrían reaccionar entre sí para volver a dar las especies iniciales, así tenemos que:
En una reacción existen entonces dos pares ácido – base conjugados, que en nuestro
ejemplo son el ácido HCl y su base conjugada Cl− y por otro lado la base H2O y su ácido
conjugado H3O+. Para distinguir el ácido de su base conjugada o viceversa, fíjate que
lógicamente, el ácido siempre tiene un protón más.
Otra cuestión que puede servir como comprobante es que, como siempre, la carga debe
conservarse, es decir que la carga de los reactivos debe ser igual a la de los productos.
De acuerdo con la teoría de Brønsted y Lowry, los considerados ácidos no cambian con respecto
a la teoría de Arrhenius, porque para ceder un protón es necesario que la sustancia posea por lo
menos un átomo de hidrógeno. Pero en el caso de las bases; ahora no solamente serán los
hidróxidos, porque para aceptar un protón no es necesario que la sustancia tenga iones
hidróxido.
El amoníaco o el ion carbonato, que no pueden considerase como bases según la teoría de
Arrhenius, sí lo son según la teoría de Brønsted y Lowry:
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Como ves el agua unas veces puede comportarse como ácido (cediendo protones) y otras veces
como base (aceptando los protones), dependiendo de a quien se enfrente. A estas sustancias se
las llama anfóteras, por ejemplo el ion bicarbonato, HCO 3 también puede comportarse como
ácido o base: su ácido conjugado sería H2 CO3 y su base conjugada sería CO3
De acuerdo con esta teoría la reacción de neutralización sería:
Actividad de ejemplo:
Complete los siguientes equilibrios ácido-base e identifique los pares conjugados, según la teoría
de Brönsted-Lowry:
Como hemos visto, de acuerdo con la teoría de Brönsted Lowry siempre:
- A cada lado de la reacción debe haber una sustancia que cede los protones (ácido) y otra
que los acepta (base). Eso es lo primero que debemos identificar.
- Una vez que sabemos el comportamiento ácido o base de la especie podremos deducir
cual es su ácido o base conjugada, ya que el ácido y siempre tendrá un hidrógeno más
que su base conjugada
Una vez que sabemos el comportamiento
De acuerdo con los criterios anteriores, podemos ver en los productos que el ácido, naturalmente,
es H3O+ así que por tanto la base debe ser HPO 4 2 -- Como consecuencia la especie que nos falta
debe ser su ácido conjugado, por tanto le añadimos un hidrógeno y resultaría ser H2PO4 2 --
-
Fíjate que el procedimiento para deducir la especie que falta es sencillo y nos lleva de manera
inequívoca a la especie que falta. Sin embargo si nos fijamos exclusivamente en la especie que
falta y en la que se transforma, no siempre llegaremos a la solución.
En este caso, sin ir más lejos, al ser anfótero el HPO 4 2 -- actúa como base, pero si en lugar de
enfrentarse al protón lo hiciera frente al OH− o al NH3 actuaría como ácido, y en tal caso su base
conjugada sería PO43−
-
Siguiendo el mismo criterio, vemos ahora que el OH− es la base, así que el HCN debe ser el
ácido. Como consecuencia lo que nos falta es su base conjugada que será igual con un hidrógeno
menos, así que CN−
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Ahora vemos que el agua es la base porque acepta un protón y se transforma en H3O+,así que la
especie que nos falta debe ser el ácido y tener un hidrógeno más que su base conjugada HSO4− ,
así que por tanto será H2SO4
ACTIVIDAD
1. Desarrolle las siguientes preguntas y ejercicios correspondientes a las teorías acido y
base planteadas:
a) Describa como se puede identificar una sustancia acida y una sustancia básica (De a lo
menos tres características de cada una)
b) Explique en qué consiste la teoría de Arrhenius y como se indetifican las sustancias
acidas y básicas
c) Según la teoría de Arrhenius, desarrolle la reacción correspondiente la formación de:
- ácido sulfúrico (H2SO4)
- amoniaco (NH4)
d) Descriaba dos problemas que presenta la teoría de Arrhenius para identificar las
sustancias acidas y básicas
e) ¿En qué consiste la teoría de Brönsted y Lowry para la identificación de las sustancias
acidas y básicas?
f) Según la teoría de Brönsted y Lowry, desarrolle la reacción correspondiente la formación
del ion P03—2
g)
Según la teoría de Brönsted y Lowry, desarrolle la reacción correspondiente la formación
del ion HCO3- (identifique las pares conjugados de ácidos y bases)