Equilibrio químico ácido-base

Teoría de Arrhenius
La existencia de ácidos y bases se conoce desde antiguo, cuando su diferenciación se efectuaba por el nada recomendable procedimiento de comprobar su sabor: los ácidos suelen ser agrios mientras que las bases presentan apariencia jabonosa. La primitiva definición de Arrhenius señalaba que ácido es toda sustancia que en disolución acuosa se ioniza para dar iones H+ (protones)mientras que base es toda sustancia que en disolución acuosa se ioniza para dar lugar a iones OH". De esta forma se explica el comportamiento ácido del HCl y el básico del NaOH:
HCl H+ + Cl¯
NaOH Na+ + OH¯
Sin embargo, esta definición es muy escueta, y sólo puede aplicarse a un número muy pequeño de sustancias. El carácter ácido o básico no está únicamente unido a la existencia de protones ehidroxilos. Las distintas definiciones que se van a estudiar en este capítulo proporcionarán una ideal global sobre el comportamiento ácido o básico, de manera que se puedan aplicar estos conceptos en cualquier tipo de situación química, bien sean en medios acuosos o no acuosos, en compuestos orgánicos o inorgánicos, etc.

Teoría de Brønsted y Lowry

En 1923 J. N. Brønsted y T. M. Lowrypresentaron independientemente sus teorías ácido base, pero como resultaron muy parecidas, la unificaron como la teoría de Brønsted y Lowry.
En ese mismo año G. N. Lewis presentó una teoría ácido base más completa. Un ácido es cualquier especie que puede aceptar compartir un par de electrones. Una base es cualquier especie que puede donar un par de electrones.
Dado que muchas reacciones químicasimportantes ocurren en disolución acuosa, o en contacto con el agua, usaremos la teoría de Brønsted y Lowry debido a que resulta especialmente útil. A diferencia de la definición de Arrhenius, la definición de Brønsted-Lowry no se refiere a la formación de sal y agua, sino a la formación de ácidos conjugados y bases conjugadas, producidas por la transferencia de un protón del ácido a la base. Así, ladefinición de Brønsted-Lowry abarca la definición de Arrhenius, pero también extiende el concepto de reacciones ácido-base a sistemas en los que no hay agua involucrada,

La teoría propone que.

Acido: especie química que cede un protón y genera una base conjugada.

HA H+ + A -
Ácido base conjugada

Base: especie química que acepta un protón ygenera un ácido conjugado.

B + H+ BH+
Base ácido conjugada

Un par ácido base conjugado consiste en dos especies relacionadas entre sí por la donación y aceptación de un simple ion hidrógeno: HA / A – y B/ BH+. De la definición anterior se deduce que un ácido posee un H+ más que su base conjugada. En consecuencia, un ácido puede ser uncatión, una molécula ó un anión, ocurriendo lo mismo para las bases.

Ácido molecular: HCl, HNO3, H2SO4, CH3COOH, H2O
Ácido aniónico: HSO4 -, H2PO4 -, HSO3 –
Ácido catiónico: NH4 +, H3O+, Al (H2O)6 3+
Base molecular: NH3, CH3NH2, H2O
Base aniónica: HPO2 -, HCO3 -, SO3 2-
Base catiónica: NH2CH2CH2NH3 +

El comportamiento de una especie química como un ácido se define en gran medida por eldisolvente en el que se disuelve.
Cuando un ácido se disuelve en agua y se ioniza completamente se lo denomina ácido fuerte:
HCl + H2O H3O+ + Cl-

Por el contrario, cuando un ácido se disuelve en agua y se ioniza parcialmente se lo denomina ácido débil:

CH3COOH + H2O H3O+ + CH3COOH

Análogamente, cuando una base se disuelve en agua y se disocia completamente se ladenomina base fuerte:

Na OH Na + + OH -

Mientras que si se ioniza parcialmente se la denomina base débil:

NH3 + H2O NH4 + + OH

Es importante resaltar la diferencia entre los conceptos concentrado – diluido y los conceptos fuerte – débil, los primeros se refieren a la cantidad de soluto disuelto en la disolución, en general, expresado en número de moles de...