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Saberes y pensamiento científico 3· Ácidos y bases

Reacciones ácido-base y neutralización: modelo de Arrhenius, indicadores y aplicaciones

Actualizado el 5 min de lectura 3 ejercicios resueltos

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Si tienes acidez estomacal, una tableta antiácida te alivia en minutos. Si se derrama un ácido en el laboratorio, se cubre con bicarbonato. En ambos casos ocurre lo mismo: un ácido y una base reaccionan y sus propiedades desaparecen. Es una reacción de neutralización.

En tu libro: este tema está en las páginas 275 a 284 de Saberes y pensamiento científico. Tercer grado (SEP).

La disociación según Arrhenius

Según Svante Arrhenius, al disolverse en agua los ácidos se disocian (se separan en iones) y liberan HX+\ce{H+}; las bases liberan OHX−\ce{OH-}. Ejemplos de las páginas 276 y 277:

SustanciaDisociación en agua
Ácido yodhídricoHI→HX++IX−\ce{HI -> H+ + I-}
Ácido bromhídricoHBr→HX++BrX−\ce{HBr -> H+ + Br-}
Ácido nítricoHNOX3→HX++NOX3X−\ce{HNO3 -> H+ + NO3-}
Ácido perclóricoHClOX4→HX++ClOX4X−\ce{HClO4 -> H+ + ClO4-}
Ácido sulfúricoHX2SOX4→2 HX++SOX4X2−\ce{H2SO4 -> 2H+ + SO4^2-}
Ácido carbónicoHX2COX3→HX++HCOX3X−\ce{H2CO3 -> H+ + HCO3-}
Ácido fosfóricoHX3POX4→3 HX++POX4X3−\ce{H3PO4 -> 3H+ + PO4^3-} (en realidad, en tres pasos)
Hidróxido de potasioKOH→KX++OHX−\ce{KOH -> K+ + OH-}
Hidróxido de litioLiOH→LiX++OHX−\ce{LiOH -> Li+ + OH-}
Hidróxido de calcioCa(OH)X2→CaX2++2 OHX−\ce{Ca(OH)2 -> Ca^2+ + 2OH-}

El ácido muriático de la limpieza es ácido clorhídrico en agua, y la sosa cáustica que limpia estufas es hidróxido de sodio.

La reacción de neutralización

Cuando se mezclan un ácido y una base, los iones HX+\ce{H+} del ácido se unen con los OHX−\ce{OH-} de la base y forman agua; los otros dos iones forman una sal:

aˊcido+base→sal+agua\text{ácido} + \text{base} \rightarrow \text{sal} + \text{agua}

HCl+NaOH→NaCl+HX2O\ce{HCl + NaOH -> NaCl + H2O}

Lo esencial de cualquier neutralización es: HX++OHX−→HX2O\ce{H+ + OH- -> H2O}. Son reacciones de doble sustitución, porque los iones intercambian sus parejas.

Ejemplos del libro balanceados (página 278)

MezclaReacción
Ácido bromhídrico + hidróxido de potasioHBr+KOH→KBr+HX2O\ce{HBr + KOH -> KBr + H2O}
Ácido nítrico + hidróxido de litioHNOX3+LiOH→LiNOX3+HX2O\ce{HNO3 + LiOH -> LiNO3 + H2O}
Ácido sulfúrico + hidróxido de calcioHX2SOX4+Ca(OH)X2→CaSOX4+2 HX2O\ce{H2SO4 + Ca(OH)2 -> CaSO4 + 2H2O}
Ácido carbónico + hidróxido de sodioHX2COX3+2 NaOH→NaX2COX3+2 HX2O\ce{H2CO3 + 2NaOH -> Na2CO3 + 2H2O}
Ácido fosfórico + hidróxido de calcio2 HX3POX4+3 Ca(OH)X2→CaX3(POX4)X2+6 HX2O\ce{2H3PO4 + 3Ca(OH)2 -> Ca3(PO4)2 + 6H2O}

Para balancearlas, iguala primero los HX+\ce{H+} del ácido con los OHX−\ce{OH-} de la base: por ejemplo, el HX2SOX4\ce{H2SO4} aporta 2 HX+\ce{H+} y el Ca(OH)X2\ce{Ca(OH)2} aporta 2 OHX−\ce{OH-}, así que se forman 2 moléculas de agua.

Aplicaciones de las reacciones ácido-base

  • Antiácidos: la leche de magnesia, Mg(OH)X2\ce{Mg(OH)2}, el carbonato de calcio y el bicarbonato de sodio, NaHCOX3\ce{NaHCO3}, neutralizan el exceso de ácido del estómago. (El libro, en la página 279, llama «bicarbonato de calcio» al NaHCOX3\ce{NaHCO3}; su nombre correcto es bicarbonato de sodio).
  • Jabones: el NaOH y el KOH reaccionan con grasas animales o vegetales en la saponificación.
  • Baterías de los autos: contienen ácido sulfúrico.
  • Alimentos: el ácido acético (vinagre) y el ácido cítrico conservan alimentos y dan sabor; el ácido ascórbico es la vitamina C.
  • Limpieza: el ácido muriático quita manchas de azulejos (es corrosivo y peligroso); el amoniaco, una base, está en limpiadores de pisos.
  • Otros: el ácido acetilsalicílico es el analgésico conocido como aspirina; el ácido bórico se usa como insecticida, y la cafeína es una base débil que estimula el sistema nervioso.

Indicadores ácido-base

Un indicador es una sustancia que cambia de color según el pH:

IndicadorEn ácidoEn base
FenolftaleínaIncoloraRosa
Verde de bromocresolAmarilloAzul
Papel tornasolRojoAzul
Extracto de col morada (natural)Rojo o rosaVerde o amarillo

También se pueden preparar indicadores naturales con flores de jamaica, bugambilia, jacaranda o pétalos de rosa, o con cebolla morada y moras azules.

La titulación

La titulación o valoración sirve para saber la concentración de un ácido. Se coloca el ácido en un matraz con unas gotas de indicador (por ejemplo, fenolftaleína) y se le agrega poco a poco, desde una bureta, una base de concentración conocida. Cuando todo el ácido se neutraliza, el indicador cambia de color (de incoloro a rosa) y, por la cantidad de base usada, se calcula la concentración del ácido.

(En la página 282 se dice que la base «funciona como indicador»; en realidad el indicador es una sustancia aparte, como la fenolftaleína).

Manejo seguro de ácidos, bases y sus residuos

  • Usa equipo de protección: bata de algodón, lentes, guantes, zapatos cerrados y pantalón largo.
  • Lee las etiquetas: los pictogramas de seguridad indican si una sustancia es explosiva, inflamable, comburente (oxidante), tóxica, corrosiva, nociva para la salud o peligrosa para el ambiente, o si es un gas a presión.
  • Antes de desecharlos, los residuos ácidos o básicos se neutralizan para formar sal y agua, que son menos agresivas. Los residuos peligrosos se entregan a empresas especializadas.
  • En casa, nunca mezcles productos de limpieza: el cloro con amoniaco o con ácido muriático desprende gases tóxicos.

Comprueba lo aprendido

1. ¿Qué productos se forman siempre en una neutralización?

Una sal y agua.

2. Completa y balancea: HCl + KOH →

HCl+KOH→KCl+HX2O\ce{HCl + KOH -> KCl + H2O}.

3. ¿De qué color se pone la fenolftaleína en una disolución básica?

Rosa (en un ácido es incolora).

Practica con los ejercicios resueltos de esta unidad:

Ejercicios de ácidos y bases

Temas relacionados: ácidos, bases y escala de pH y tipos de reacciones químicas en el curso de Saberes y pensamiento científico 3.

Referencias

  • Secretaría de Educación Pública (2024). Colección Nanahuatzin. Saberes y pensamiento científico. Tercer grado. SEP, pp. 275-284.
  • Chang, R. y Overby, J. (2017). Química. McGraw Hill.
  • Naciones Unidas (2023). Sistema Globalmente Armonizado de Clasificación y Etiquetado de Productos Químicos (SGA). ONU.

Ver libro de texto (SEP)

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