Reacciones ácido-base y redox 4 e e

El mantenimiento de una piscina o de un acuario de peces tropicales requiere conservar el agua en condiciones óptimas. Para ello es necesario controlar el pH y, si no es el adecuado, debe regularse utilizando productos específicos.

a ¿Conoces alguna otra situación en la que aparezca o se nombre el pH?

b ¿Con qué crees que se relaciona este parámetro?

Los ácidos y las bases son sustancias ampliamente presentes en la vida cotidiana. Se caracterizan por unas propiedades físicas y químicas conocidas desde muy antiguo y que se recogen en la siguiente tabla:

Propiedades Ejemplos en nuestro entorno

Sabor ácido.

Corrosivos.

Ácidos

Reaccionan con los metales y atacan el mármol, desprendiendo gases.

Neutralizan a las bases.

Colorean de rojo la tintura de tornasol.

Sabor amargo.

Corrosivas y de tacto jabonoso.

Jugos de frutas y hortalizas (naranja, fresa, limón, tomate, etc.).

Vinagre. Refrescos de cola. Agua fuerte. Jugo gástrico.

Bases

Neutralizan a los ácidos.

Colorean de azul la tintura de tornasol.

Lejía y la mayoría de los limpiadores y desatascadores. Bicarbonato de sodio y otros antiácidos estomacales. Sangre.

En el laboratorio, la caracterización se lleva a cabo mediante indicadores ácido-base, que son unas sustancias que muestran un color cuando entran en contacto con un ácido y otro color, cuando reaccionan con una base.

¿Qué es la escala de pH?

Entre las sustancias ácidas y básicas existen algunas cuyas propiedades son muy intensas ‒los ácidos o bases fuertes‒ y otras de propiedades más atenuadas ‒los ácidos o bases débiles‒. Para cuantificar la fuerza de un ácido o una base, el químico danés Sören Peter Sörensen propuso, en 1909, la escala de pH.

Se trata de una escala que va del 0 al 14; una sustancia neutra (sin propiedades ácidas ni básicas) se sitúa en el 7. Los ácidos tienen un pH inferior a 7, más bajo cuanto más fuertes son. Las bases tienen un pH superior a 7, que aumenta a medida que lo hace su fuerza.

19. El pH es un parámetro importante en el ámbito de la cosmética y la higiene personal. Si observas las etiquetas de algunos productos, como lociones o champús, es frecuente encontrar la expresión «pH neutro». ¿Qué significa, en este contexto? Investiga en las fuentes de información y explícalo en un breve párrafo.

Una de las propiedades características de los ácidos y las bases es que pierden su acidez o basicidad, respectivamente, cuando reaccionan entre sí. Esta reacción recibe, en consecuencia, el nombre de neutralización.

En una reacción de neutralización ácido-base los reactivos son un ácido y una base y los productos de la reacción son una sal y agua.

Observa el ejemplo de la reacción entre un ácido fuerte, el ácido sulfúrico (H2SO4), y una base fuerte, el hidróxido de potasio (KOH), que dan lugar a la formación de una sal ternaria u oxisal, el sulfato de potasio (K2SO4), y agua:

H2SO4 (ac) + 2 KOH (ac) → K2SO4 (ac) + 2 H2O (l) Ácido sulfúrico Hidróxido de potasio Sulfato de potasio Agua

La mayoría de las reacciones de neutralización se llevan a cabo con las sustancias disueltas en agua, como en este ejemplo. En el laboratorio, estas reacciones tienen una importante aplicación, ya que sirven para saber la cantidad de ácido o de base que hay en una disolución midiendo la cantidad de base o de ácido que necesitamos para neutralizarla. Esta técnica se llama valoración ácido-base, y es de las más usadas en el análisis químico cuantitativo.

¿Cómo ocurre la neutralización?

La primera teoría para explicar las propiedades de los ácidos y las bases fue propuesta por el químico sueco Svante Arrhenius en 1884.

Teoría de Arrhenius. Los ácidos se disuelven en el agua liberando iones H+, mientras que las bases lo hacen produciendo iones hidróxido, OH–

La fuerza de un ácido o de una base viene dada por la capacidad de liberar iones H+ o OH– en la disolución. Un ácido fuerte se disocia completamente, produciendo muchos iones H+, mientras que un ácido débil se disocia parcialmente, dando lugar a una concentración menor de iones H+

Arrhenius consideró la reacción de neutralización como la combinación de los iones H+ procedentes del ácido con los iones OH– liberados por la base, para formar agua. Por otro lado, el anión formado a partir del ácido y el catión originado a partir la base se combinan entre sí y forman la sal correspondiente, que generalmente permanece disuelta.

Ácido Base Sal Agua

HCl (ac) + KOH (ac) ⎯→ KCl (ac) + H2O (l)

20. Para neutralizar una cierta cantidad de ácido nítrico (HNO3), se han necesitado 56 g de hidróxido de sodio. Escribe la reacción de neutralización y utiliza la relación de estequiometría en masa para calcular la cantidad de ácido que ha sido neutralizado.

➚ Neutralización. Consiste en la combinación de los iones H+ y OH–, procedentes del ácido y de la base respectivamente, para dar agua.

21. El cloruro de hidrógeno (HCl) es un ácido fuerte y el hidróxido de potasio (KOH) es una base fuerte. Explica, de acuerdo con la teoría de Arrhenius, el carácter ácido o básico de cada sustancia y calcula, a partir de la ecuación química de la reacción de neutralización, la cantidad de hidróxido de potasio necesario para neutralizar 5 moles de HCl.