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ÁCIDOS Y BASES
• GENERALIDADES DE LAS SALES
• CONCEPTOS DE ÁCIDOS
• CONCEPTOS DE BASES
• EL pH DE UNA SOLUCIÓN
• LA ESCALA DE pH
• EL PROCESO DE NEUTRALIZACIÓN
LAS SALES
Generalidades
• Las sales se reconocen por
estar formadas generalmente
por un metal y un no metal.
• Las sales son sustancias
iónicas
formadas
generalmente
por
las
reacciones entre un ácido y
una base o un metal y un
ácido.
• Cuando una solución que
contiene una sal es evaporada
se forman cristales
LAS SALES
Generalidades
• Las soluciones que contienen sales
conducen electricidad debido a su
disociación en iones.
• Muchas sales están presentes en el
mar y son necesarios para el normal
funcionamiento
de
organismos
animales y vegetales.
• Algunas sales son incoloras como las
formadas por los iones Na+ y K+, o
coloreadas como las formadas por los iones
Cu 2+ , Co 2+, Fe 2+ ó Fe 3+
ÁCIDOS Y BASES
Conceptos de ácidos y bases
El concepto de ácido incluye todas las
sustancias que, disueltas en agua,
presentan sabor agrio (el sabor agrio
del jugo de limón se debe a la
presencia del ácido cítrico), disuelven
metales como el zinc y neutralizan las
bases.
El concepto de base incluye todas las
sustancias que, disueltas en agua,
presentan sabor amargo, tienen una
sensación resbaladiza al tacto (la
sensación resbaladiza de algunos
jabones) pueden disolver grasas y
aceites y neutralizan los ácidos.
ÁCIDOS Y BASES
Conceptos de ácidos y bases según Arrhenius
En el año de 1887, el químico suizo
Svante Arrhenius, propuso que:
los ácidos son sustancias que
formaban iones hidrógeno (H+) en
disoluciones acuosas.
Ejemplos: HCl, H2SO4
Y las bases son sustancias que
forman iones hidróxidos (OH-) en
disoluciones acuosas, por lo cual,
algunas
bases se reconocen
también con el nombre de
hidróxidos.
Ejemplos: NaOH, Mg(OH)2
Se limita sólo al comportamientos de
estos en el agua (disoluciones
acuosas).
ÁCIDOS Y BASES
Conceptos de ácidos y bases según Bronsted-Lowry
Dos químicos: Johannes Niclaus
Bronsted y Thomas M. Lowry
construyeron otro concepto:
Definen los ácidos como sustancias
que exhiben una tendencia a donar un
protón (H+), liberador de protones.
Ejemplos: H2CO3, H3PO4
Y las bases como sustancias que
exhiben una tendencia a aceptar un
protón (H+), receptor de protones.
Ejemplos: KOH, Al(OH)3
Explica el comportamiento de los
ácidos y las bases en la ausencia de
agua.
ÁCIDOS Y BASES
Conceptos de ácidos y bases según Lewis
El químico Gilbert N. Lewis propone
un concepto diferente para dar
explicación del comportamiento de
algunas sustancias:
Define los ácidos como sustancias
capaces de aceptar un par
electrónico.
Ejemplos: CO2, SO3 , BF3
Y las bases
capaces
de
electrónico.
Ejemplos: NH3
como
donar
sustancias
un
par
ÁCIDOS Y BASES
Conceptos de ácidos y bases
Los ácidos fuertes se ionizan
completamente en el agua, son
compuestos muy corrosivos y
producen quemaduras serias al
contacto con la piel, debe evitarse
su contacto.
Las bases fuertes se ionizan
completamente en el agua, son
compuestos muy corrosivos y
producen quemaduras serias al
contacto con la piel, debe evitarse
su contacto.
ÁCIDOS Y BASES
Conceptos de ácidos y bases
Los ácidos fuertes (electrolitos
fuertes) más comunes incluyen a
seis monopróticos y uno diprótico,
estos son:
HCl
HBr
HI
HNO3
HClO3
HClO4
H2SO4
ácido clorhídrico
ácido bromhídrico
ácido yodhídrico
ácido nítrico
ácido clórico
ácido perclórico
ácido sulfúrico
ÁCIDOS Y BASES
Conceptos de ácidos y bases
Las bases fuertes (electrolitos
fuertes) más comunes son:
NaOH
KOH
hidróxido de sodio
hidróxido de potasio
ÁCIDOS Y BASES
Ejercicios de QUIZ 1 ácidos y bases conjugadas
Identificar los ácidos, bases, ácidos conjugados y bases conjugados en
las siguientes reacciones
1. H2CO3 + H2O
HCO3
2. HCO3− + H2O
CO32−
3. NH4+ + CH3COO−
−
+
+
H3O+
H3O+
CH3COOH + NH3
ÁCIDOS Y BASES
Ejercicios de TAREA ácidos y bases conjugadas
Identificar los ácidos, bases, ácidos conjugados y bases conjugados en
las siguientes reacciones
4. H2SO4 + H2O
→
5. HSO4− + H2O
6. SO42− +
H3O+
HSO4−
SO42−
H 3 O+
+
+
HSO4−
H3O+
+
H2O
ÁCIDOS Y BASES
QUIZ 2
Identificar los ácidos, bases, ácidos conjugados y bases conjugados en
las siguientes reacciones
H3O+
1. HPO42− +
2. HSO4−
+
CO32−
3. HCO3− + H2O
H2PO4
−
+
SO42−
H2CO3
+
H2O
+
HCO3 −
HO −
ÁCIDOS Y BASES
La constante de equilibrio del agua. El pH
Experimentalmente se ha demostrado que el agua es un electrolito muy
débil. Conduce muy poco la corriente eléctrica, pero es posible hablar de
su ionización, la cual se describe así:
H2O (l)
+
H2O (l)
H3O+(ac)
+
OH- (ac)
Donde según la definición de Bronsted-Lowry una molécula de agua
actúa como ácido cediendo un protón y la otra actúa como base
aceptándolo. La ecuación de la ionización del agua también se puede
escribir de forma abreviada así:
H2O (l)
H+(ac)
+
OH- (ac)
ÁCIDOS Y BASES
La constante de equilibrio del agua. El pH
Para la ecuación :
H+(ac)
H2O (l)
+
OH- (ac)
La constante de equilibrio es:
[H+] [OH-]
K = --------------------[H2O]
Si se incorpora la concentración del agua pura al valor de K, se tiene
K [H2O] = [H+] [OH-]
El producto de K [H2O] se conoce como Kw o producto iónico del agua, entonces
Kw
= [H+] [OH-]
ÁCIDOS Y BASES
La constante de equilibrio del agua. El pH
Kw
= [H+] [OH-]
Los experimentos demuestran que a 25 ºC las concentraciones de H+
y OH- son iguales y tienen un valor de 1.0 x 10-7 moles/L ó 1.0 x 10-7
moles.L -1
ó
1.0 x 10-7 moles.dm-3
[H+] = [OH-] = 1.0 x 10-7 moles/L
Si Kw
= [H+] [OH-]
Entonces
Kw
= 1.0 x 10-7 moles/L
x 1.0 x 10-7 moles/L = 1.0 x 10-14 moles/L
Por lo tanto
Kw
= 1.0 x 10-14 moles/L
ÁCIDOS Y BASES
La constante de equilibrio del agua. El pH
La adición de un ácido al agua aumenta la concentración de H+ y la
adición de una base aumenta la concentración de OH-.
En una solución acuosa se pueden presentar los siguientes casos:
•La solución es neutra , si [H+]
=
[OH-]
•La solución es ácida, si [H+] > 10-7 y
•La solución es básica, si [H+] < 10-7 y
[OH-] < 10-7
[OH-] > 10-7
Recuerde que
Kw
= [H+] [OH-] = 1.0 x 10-14
ÁCIDOS Y BASES
La constante de equilibrio del agua. El pH
Sabiendo que
Kw
= [H+] [OH-] = 1.0 x 10-14
Para cada uno de los siguientes casos calcule [H+] ó [OH-] y diga si
la solución es ácida, básica o neutra
a. [H+] = 1.0 x 10-2
b. [OH-] = 1.0 x 10-3
c. [H+] = 1.0 x 10-7
ÁCIDOS Y BASES
La constante de equilibrio del agua. El pH
Sabiendo que
Kw
= [H+] [OH-] = 1.0 x 10-14
a. [H+] = 1.0 x 10-2
RESPUESTA:
[H+] [OH-] = 1.0 x 10-14
1.0 x 10-2 [OH-] = 1.0 x 10-14
1.0 x 10-14
[OH-] = --------------1.0 x 10-2
[OH-] = 1.0 x 10-12
Como [H+] > [OH-] ; 1.0 x 10-2 > 1.0 x 10-12 la solución es ácida
ÁCIDOS Y BASES
La constante de equilibrio del agua. El pH
Sabiendo que
Kw
= [H+] [OH-] = 1.0 x 10-14
b. [OH-] = 1.0 x 10-3
RESPUESTA:
[H+] [OH-] = 1.0 x 10-14
[H+] 1.0 x 10-3 = 1.0 x 10-14
1.0 x 10-14
[H+] = --------------1.0 x 10-3
[H+] = 1.0 x 10-11
Como [OH-] > [H+]; 1.0 x 10-3 > 1.0 x 10-11
la solución es básica
ÁCIDOS Y BASES
La constante de equilibrio del agua. El pH
Sabiendo que
Kw
= [H+] [OH-] = 1.0 x 10-14
c. [H+] = 1.0 x 10-7
RESPUESTA:
[H+] [OH-] = 1.0 x 10-14
1.0 x 10-7 [OH-] = 1.0 x 10-14
1.0 x 10-14
[OH-] = --------------1.0 x 10-7
[OH-] = 1.0 x 10-7
Como [H+] = [OH-] ; 1.0 x 10-7 = 1.0 x 10-7 la solución es neutra
ÁCIDOS Y BASES
La constante de equilibrio del agua. El pH
Ejercicios para la casa
Sabiendo que
Kw
= [H+] [OH-] = 1.0 x 10-14
Para cada uno de los siguientes casos calcule [H+] ó [OH-] y diga si
la solución es ácida, básica o neutra
a. [H+] = 3.5 x 10-1
b. [OH-] = 2.0 x 10-3
c. [H+] = 1.8 x 10-10
d. [OH-] = 1.0 x 10-7
ÁCIDOS Y BASES
El pH de una solución
Para evitar hablar de [H+] o de [OH-] en términos de exponentes
negativos, y para facilitar la descripción de la acidez o basicidad de
una solución, en química se introduce el concepto de pH que significa
poder o potencial de hidrógeno. Con base en él se constituyó la
escala de pH. El pH de una solución se define como:
1
pH = log ------[H+]
=
log 1 - log [H+]
Como el log 1 es cero, entonces
pH = - log [H+]
El pH es el logaritmo negativo de la concentración de protones [H+] en
moles/L.
ÁCIDOS Y BASES
El pH de una solución
El
pH = - log [H+]
Y el pOH se define como:
pOH = - log [OH-]
En el agua pura la concentración de protones [H+] = 10-7
como
pH = - log [H+]
Entonces
pH = - log 10-7 = 7
7 es el pH neutro del agua pura, Si la solución es ácida pH < 7, si la
solución es básica pH > 7
ÁCIDOS Y BASES
El pH de una solución
Sabiendo que
pH = - log [H+]
Para cada uno de los siguientes casos calcule el pH y diga si la
solución es ácida o básica
a. [H+] = 1x10-5
b. [H+] = 1x10-10
c. [H+] = 1
d. [H+] = 1x10-14
ÁCIDOS Y BASES
El pH de una solución
Sabiendo que
pH = - log [H+]
Para cada uno de los siguientes casos calcule el pH y diga si la
solución es ácida o básica
RESPUESTA:
a. [H+] = 10-5
pH = - log 10-5 = 5, la solución es ácida
b. [H+] = 10-10
pH = - log 10-10 =10, la solución es básica
c. [H+] = 1
pH = - log 1 = 0, la solución es ácida
d. [H+] = 10-14
pH = - log 10-14 =14, la solución es básica
ÁCIDOS Y BASES
El pH de una solución
Ejercicios para la casa
Sabiendo que
pH = - log [H+]
Para cada uno de los siguientes casos calcule el pH y diga si la
solución es ácida o básica
a. [H+] = 2.5 x 10-3
b. [H+] = 1.0 x 10-9
c. [H+] = 7 x 10-12
d. [H+] = 2.5 x 10-1
ÁCIDOS Y BASES
La escala de pH
Sabiendo que
Kw
= [H+] [OH-] = 10-14
Al despejar usando los logaritmos se llega a
pH + pOH = 14
Para las siguientes concentraciones de protones e hidroxilos, calcule
el pH, el pOH y diga si la solución es ácida o básica
a. [H+] = 1.0 x 10-1
b. [H+] = 1.0 x 10-3
c. [OH-] = 1.0 x 10-7
d. [OH-] = 1.0 x 10-12
ÁCIDOS Y BASES
La escala de pH
Sabiendo que
pH + pOH = 14
Para las siguientes concentraciones de protones e hidroxilos, calcule
el pH, el pOH y diga si la solución es ácida o básica
RESPUESTA:
a. [H+] = 1.0 x 10-1
pH = - log 10-1 = 1, la solución es ácida
Si
pH + pOH = 14
Entonces
1 + pOH = 14
pOH = 14 – 1
De donde
pOH = 13
ÁCIDOS Y BASES
La escala de pH
Sabiendo que
pH + pOH = 14
Para las siguientes concentraciones de protones e hidroxilos, calcule
el pH, el pOH y diga si la solución es ácida o básica
RESPUESTA:
b. [H+] = 1.0 x 10-3
pH = - log 10-3 = 3, la solución es ácida
Si
pH + pOH = 14
Entonces
3 + pOH = 14
pOH = 14 – 3
De donde
pOH = 11
ÁCIDOS Y BASES
La escala de pH
Sabiendo que
pH + pOH = 14
Para las siguientes concentraciones de protones e hidroxilos, calcule
el pH, el pOH y diga si la solución es ácida o básica
RESPUESTA:
c. [OH-] = 1.0 x 10-7
pOH = - log 10-7 = 7, la solución es neutra
Si
pH + pOH = 14
Entonces
pH + 7 = 14
pH = 14 – 7
De donde
pH = 7
ÁCIDOS Y BASES
La escala de pH
Sabiendo que
pH + pOH = 14
Para las siguientes concentraciones de protones e hidroxilos, calcule
el pH, el pOH y diga si la solución es ácida o básica
RESPUESTA:
d. [OH-] = 1.0 x 10-12
pOH = - log 10-12 = 12, la solución es ácida
Si
pH + pOH = 14
Entonces
pH + 12 = 14
pH = 14 – 12
De donde
pH = 2
ÁCIDOS Y BASES
La escala de pH
ÁCIDOS Y BASES
La escala de pH
ÁCIDOS Y BASES
La escala de pH
Ejercicios para la casa
Sabiendo que
pH + pOH = 14
Para las siguientes concentraciones de protones e hidroxilos, calcule
el pH, el pOH y diga si la solución es ácida o básica
a. [H+] = 2.2 x 10-4
b. [H+] = 0.001
c. [OH-] = 1.0 x 10-11
d. [OH-] = 1.8 x 10-12
ÁCIDOS Y BASES
Recuerda que:
[H+] [OH-] = 1,0 x 10-14
pH = - log [H+]
[H+] = anti log – pH
pOH = - log [OH-]
[OH-] = anti log – pOH
pH + pOH = 14
ÁCIDOS Y BASES
QUIZ 3
Indique los valores pertinentes para completar la siguiente tabla
[H+]
pH
[OH-]
pOH
2,60 x 10-3
2,97
3,50 x 10-4
4,56
Ácido o base
ÁCIDOS Y BASES
Ácidos débiles
Los ácidos débiles se ionizan de forma incompleta en el agua, son
compuestos corrosivos y producen quemaduras al contacto con la piel, debe
evitarse su contacto. Son disoluciones reversibles por eso presentan Ka.
ÁCIDOS Y BASES
Ácidos débiles
Ejercicio.
Calcule para
una solución 0,1M de ácido acético CH3COOH las
concentraciones de protones e hidroxilos, el pH, el pOH
ÁCIDOS Y BASES
Bases débiles
Las bases débiles se ionizan de forma incompleta en el agua, son
compuestos corrosivos y producen quemaduras al contacto con la piel, debe
evitarse su contacto. Son disoluciones reversibles por eso presentan Kb.
ÁCIDOS Y BASES
Bases débiles
Ejercicio.
Calcule para una solución 0,1M de amoniaco NH3 las concentraciones de
protones e hidroxilos, el pH, el pOH
ÁCIDOS Y BASES
Realizar los ejercicios y cálculos que se encuentran en el siguiente wiki.
http://salvadorhurtado.wikispaces.com/file/view/phmetro.swf
ÁCIDOS Y BASES
La escala de pH
ÁCIDOS Y BASES
El proceso de neutralización
En una neutralización, un ácido se
adiciona a una base o una base se
adiciona a un ácido lentamente. El
resultado de estas reacciones es
siempre la sal del ácido respectivo y
el agua
Ácido + base →
sal + agua
Durante el proceso de neutralización,
el pH de la solución va cambiando de
ácido a básico (si se adiciona una
base a un ácido), o de básico a ácido
(si se adiciona un ácido a una base).
ÁCIDOS Y BASES
El proceso de neutralización
En el punto final de la neutralización,
todos los protones [H+] provenientes
del ácido y todos los hidroxidos [OH-]
provenientes de la base han
reaccionado para formar agua, en
este momento se tiene la sal disuelta
en agua.
Si la neutralización se da entre un
ácido fuerte (HCl ó H2SO4) y una
base fuerte (NaOH ó KOH) en el
punto final de la neutralización, el pH
corresponde al del agua pura, esto
es, pH = 7.
ÁCIDOS Y BASES
El proceso de titulación
Cuando un químico quiere conocer la
concentración de un soluto dado en
una disolución, utiliza la titulación.
La titulación puede efectuarse
usando reacciones ácido – base.
Se tiene una disolución de HCl de
concentración desconocida y una
disolución
de
NaOH
de
concentración conocida (1.0M).
Se toma un volumen de NaOH y se
adiciona a una bureta para saber
cuanto volumen se adicionó al HCl
para que este se neutralice (punto de
equivalencia)
ÁCIDOS Y BASES
El proceso de titulación
ÁCIDOS Y BASES
El proceso de titulación
Para poder saber cuando se ha llegado al
punto de equivalencia, se debe utilizar un
indicador ácido-base para este propósito (por
ejemplo fenolftaleína).
El cambio de color marca el punto final de la
titulación.
El volumen de NaOH que se adicionó al HCl se
registra en la bureta. Se debe colocar
inicialmente un volumen conocido de la
solución de HCl a titular.
Teniendo el volumen de NaOH empleado y la
concentración, se sabe la cantidad de base
que
reaccionó,
luego
se
utiliza
la
estequiometria para conocer la concentración
de HCl.
ÁCIDOS Y BASES
El proceso de neutralización o gráfica de una titulación
ÁCIDOS Y BASES
Realizar los ejercicios y cálculos que se encuentran en el siguiente wiki.
http://salvadorhurtado.wikispaces.com/file/view/cvab.swf
ÁCIDOS Y BASES
Soluciones buffer o amortiguadoras o reguladores
Esta constituida por un ácido débil y su sal o una base débil y su sal. La
solución reguladora tiene la capacidad de resistir los cambios de pH cuando
se agregan pequeñas cantidades de ácido o de base. Por ejemplo la sangre
y el alka-seltzer.
[sal]
pH = pKa + log ------------[ácido]