Teoría Teoría Ácido-Base de Arrhenius
Svante Arrhenius, un científico sueco, realizó importantes descubrimientos en química, sobre todo relaci relaciona onado do con las disoci disociaci acione ones s de compue compuest stos os en disolu disolució ción n acuosa acuosa (lo (lo que le valió valió ser galardonado con el Premio Nobel de Química en !"#$% &entro de lo m's importante que formulo este químico se encuentra su eoría 'cido)base, la cual se ver' aquí mu* superficialmente, tan solo dando las conclusiones de su estudio% Seg+n Svante, un 'cido era aquella sustancia química química capaz de liberar iones hidrógeno en medio medio acuoso, mientras que una base era aquella sustancia química química capaz de dear iones hidro-ílos hidro-ílos en disolc disolcuió uión n acuosa acuosa%% .sta .sta defini definició ción n tenía tenía cierta ciertas s limit limitant antes, es, como como las que se ennume ennumeran ran a continuación/ % .sta teoría es v'lida +nicamente ne medio acu acuoso, *a que en otro solv olvente no necesariamente ocurre tal cu'l% 0% .sta .sta teo teorí ría a no con consi side dera ra a los los 'ci 'cido dos s no)p no)pro roti tico cos, s, los los cua cuale les s se ven ven inca incapac paces es de de libe libera rar r iones hidrógenos, ni a las bases deshidro-iladas, incapaces de liberar iones h idro-ílos%
Teoría Teoría Ácido-Base de Lowry-Brønsted A inicios de la d1cada de los veinte, dos científicos (el dan1s 2ohannes 3r4nsted * el ingl1s 5artin 6o7r*$ de forma idependiente, descubrieron * postularon una teoría 'cido)base, que abarcaba m's all' que la propuesta realizada por Arrhenius% Seg+n esta teoría, un 'cido es una sustancia química capaz de liberar iones hidrógeno, mientras que una base es aquella sustancia química capaz de acepta aceptarr iones iones hidró hidrógen geno% o% .sta .sta teorí teoría a result resultó ó +til +til para para inclui incluirr a sustan sustancia cias s que con la teoría teoría previamente e-istente no se habian incluído, como el amoniaco% Sin embargo, esta teoría seguía deando afuera a varias sustancias con car'cter 'cido * que no poseían protones, por lo que se formuló una nueva teoría que subsanó en gran parte esta problem'tica/ la teoría de 6e7is%
Teoría Ácido-Base de Lewis
Gilbert Lewis, científco estadounidense, planteó una teoría ácido-base basándose en las estructuras propuestas por él mismo a inicios del siglo XX. Según Lewis, un ácido era una sustancia uímica capa! de aceptar un par electrónico, completando asi su octeto " por ende logrando estabilidad, mientras ue una base era una sustancia uímica ue poseía a lo menos un par electrónico libre #sin enla!ar$. %omo se puede &er, este tipo de defnición necesita obligatoriamente un par ácido-base actuando en con'unto, debido a ue, por lo general, es imposible de'ar electrones libres en un medio cualuiera #sal&o con nitrógeno líuido$. (na imágen ue represente este tipo d eenlace se &e en la )magen **, donde se puede apreciar claramente ue uno de los dos pares eletrónicos del o+ígeno se comparte con un ión idrógeno.
or lo general, los ácidos de Lewis corresponden a metales #sobre todo a metales de transición$, a cationes, " a compuestos con aluminio o boro or su parte, las bases de Lewis corresponden principalmente a aniones, no-metales #sobre todo los de los grupos /, 0 " 1$ " sus deri&ados #como el ión idro+ílo, en donde la parte básica está locali!ada en el o+ígeno$.
Constante de disociación ácida 8uando un 'cido fuerte se disuelve en agua, se disocia casi completamente, es decir, en pr'cticamente de todas sus mol1culas se separa un protón, que se libera al medio% 8uando el 'cido es d1bil, el 'cido no se disocia completamente al disolverse en agua, sino que sólo algunas mol1culas liberan un protón, mientras que otras no lo hacen% 6a forma disociada * sin disociar del 'cido d1bil permanecen en equilibrio químico en el medio acuoso%
6a constante de disociación 'cida K se puede definir como una relación entre las concentraciones de 'cido disociado * sin disociar%
.n los 'cidos fuertes K adquiere ma*or valor, dado que las concentraciones de A * B ser'n altas * la concentración AB ('cido sin disociar$ ser' baa% Si el valor de K para un 'cido es bao, esto significa que es un 'cido d1bil, se disocia escasamente, por lo tanto las concentraciones de A * B ser'n baas, * la concentración de AB ser' elevada% Por lo tanto, podemos decir que la constante de disociación 'cida K, es una medida cuantitativa de la fuerza de un 'cido%
ambi1n se le llama constante de disociación 'cida al pK a, que es el resultado de )log" K a% &e esta manera, para los 'cidos fuertes, con valor elevado de Ka, el pK a es peque9o, mientras que en 'cidos d1biles, con K a de poco valor, es pK a es elevado% Seg+n la definición de Arrhenius, un 'cido es una sustancia que presenta disociación en solución acuosa, liberando un protón al medio% Sin embargo, como este protón liberado tiende a unirse a la mol1cula de agua, formando el ión hidronio (tambi1n denominado o-onio$, Arrhenius indicó que la reacción de disociación de un 'cido debería ser escrita como una reacción 'cido)base, como vemos a continuación/
HB + H2 ! B" + H#+ omemos por eemplo el 'cido ac1tico% 8uando se encuentra en solución acuosa, este 'cido puede perder el protón de su grupo carbo-ilo, para dar lugar a su base conugada (acetato$% Su pKa a 0:;8 es de <%=, lo que significa que en un medio con p> <,=, m's o menos la mitad de sus mol1culas se encontrar'n disociadas% .s un 'cido d1bil, * su constante de disociación ?a a 0" grados 8elsius es ,@:"):%
$cuación de Henderson-Hasse%&a%ch 8onsidera la ionización de un 'cido d1bil >A que tiene alg+n valor de p?a% .s conveniente poder relacionar el p> de una disolución de un 'cido d1bil con su p?a * con el grado de ionización% 6a reacción sería/
HA
H+ + A-
6a constante de disociación del 'cido (?a$ para esta reacción, vendría dada por la ecuación
.sta ecuación se puede reorganizar para despear la concentración de iones hidrógeno porque, recuerda, queremos una ecuación que relacione el p> de la disolución con el p?a * con el grado de ionización del 'cido d1bil% 6a forma en la que queda la ecuación es
Por definición, log ( B C>DE $ F p> * log ( B?a $ F p?a , así que, aplicando logaritmos a la ecuación anterior, obtenemos
.sta es la conocida ecuación de >enderson)>asselbalch que se utiliza a menudo para realizar los c'lculos que requiere la preparación de disoluciones tampón en el laboratorio, o para otras aplicaciones% Gíate en varios aspectos interesantes relacionados con esta ecuación% Primero, si p> F p?a, el logaritmo de la relación de concentraciones de las formas disociada * sin disociar ser' cero, de manera que estas concentraciones ser'n iguales% .n otras palabras, cuando el p> es igual al p?a, el 'cido estar' disociado al :"H% Segundo, date cuenta de que cuando el p> aumenta o disminu*e una unidad en relación con el p?a, la relación entre las formas del 'cido disociada * sin disociar cambia en un factor de "% .s decir, si el p> de una disolución es I * el p?a es @, la relación C A)EBC >AE ser' ",J si el p> fuera :, la relación sería "," * si el p> fuera@, la relación sería % ambi1n, date cuenta de que si el p> est' por debao del p?a, la relación es K , mientras que si el p> est' por encima del p?a, la relación ser' L% Mesumiendo, la ecuación de >enderson)>asselbalch aporta mucha información% &ebes estudiarla para comprender todo lo que deriva de ella%
