4.5. REACCIONES ÁCIDO-BASE.

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María Luz de la Cruz Alcaraz
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1 4.5. REACCIONES ÁCIDO-BASE ÁCIDOS, BASES Y SALES. Algunas sustancias tienen propiedades comunes y se pueden clasificar como del mismo tipo. El zumo de limón, el vinagre o la aspirina tienen un sabor particular, cortan la leche, favorecen que los metales se oxiden y destiñen algunos colorantes. Todos ellos son ácidos. La sosa, el amoniaco o la cal tienen unas propiedades contrarias a los ácidos y reciben el nombre de bases o álcalis. También tienen un sabor particular, no alteran la apariencia de la leche y colorean algunos colorantes. Existe un tercer tipo de sustancias, las sales, que se obtienen cuando se mezcla un ácido con un álcali y que hace que tanto uno como otro pierdan sus propiedades. Se produce una reacción química y desaparecen el ácido y la base. Los ácidos son sustancias que liberan cationes hidrógeno y su fórmula lleva siempre al menos un átomo de hidrógeno. Los álcalis o bases, por el contrario, liberan iones hidroxilo, por lo que son casi siempre hidróxidos. Los ácidos colorean el papel indicador de rojo, más rojo cuanto más ácido sea, y los álcalis de azul, más azul cuanto más básico sea. Las sales lo dejan de color verdoso o anaranjado 218

La sosa, el amoniaco o la cal tienen unas propiedades contrarias a los ácidos y reciben el nombre de bases o álcalis.

2 Vinagre, limón y aspirina son ácidos Antiácidos, sosa y bicarbonato son bases NEUTRALIZACIÓN. Cuando mezclamos un álcali con un ácido se produce una reacción química que hace desaparecer a ambos y aparece una sal. Además, en la reacción, se produce agua, porque el catión hidrógeno y el anión hidroxilo (que caracterizan al ácido y a la base respectivamente) se unen y forman agua: H + + OH - H 2 O Esta reacción en la que un ácido y una base forman una sal y agua recibe el nombre de neutralización. Por ejemplo: NaOH + HCl NaCl + H 2 O en la que el hidróxido de sodio y el ácido clorhídrico reaccionan para formar cloruro de sodio (la sal común) y agua. 219

Además, en la reacción, se produce agua, porque el catión hidrógeno y el anión hidroxilo (que caracterizan al ácido y a la base respectivamente) se unen y forman

3 La neutralización es una reacción química y, por tanto, debe cumplir las leyes de Lavoisier y de Proust. Por eso, un mol de hidróxido de sodio (39.9 g) neutralizará un mol de ácido clorhídrico (36.5 g). El cambio de color de un indicador señala la neutralización del ácido y la base EQUIVALENTE QUÍMICO Para neutralizar 36.5 g de ácido clorhídrico se necesitan 39.9 g de hidróxido de sodio. Si en lugar de emplear hidróxido de sodio empleáramos hidróxido de potasio necesitaríamos 56.1 gramos. Y si usáramos amoniaco, 17 g. Podemos decir que 39.9 g de hidróxido de sodio equivalen a 56.1 g de hidróxido de potasio y a 17 g de amoniaco. De la misma forma, si 39.9 g de hidróxido de sodio neutralizan 36.5 g de ácido clorhídrico, también neutralizan a 49 g de ácido sulfúrico y a 32.7 g de ácido fosfórico. De la misma forma, podemos decir que 36.5 g de ácido clorhídrico, 49 g de ácido sulfúrico y 32.7 g de ácido fosfórico son equivalentes. Podemos pues decir que un equivalente químico de una base neutraliza a un equivalente químico de un ácido, sin importar el ácido o la base que sea. Y como 39.9 g de hidróxido de sodio neutralizan 49 g de ácido sulfúrico y equivalen a 56.1 g de hidróxido de potasio, también 56.1 g de hidróxido de potasio neutralizarán 49 g de ácido sulfúrico. 220

9 g de hidróxido de sodio. Si en lugar de emplear hidróxido de sodio empleáramos hidróxido de potasio necesitaríamos 56.1 gramos. Y si usáramos amoniaco, 17 g. Podemos decir que 39.

4 Calcular la masa de un equivalente para un ácido o un álcali es fácil. Para los ácidos, el equivalente se obtiene dividiendo la masa molecular por el número de hidrógenos de su fórmula. Para una base, dividiendo la masa molecular por el número de hidroxilos. H 2 SO 4 HCl NaOH Fe(OH) 3 Masa molecular Número de H / OH Equivalente ACTIVIDADES a) Para el aula: Busca en el diccionario el significado de las siguientes palabras y anótalo en tu cuaderno. Si en la definición no comprendes alguna palabra, búscala también y escribe su significado: Ácido Álcali Neutralizar Sal Base Al añadir un ácido a un metal, qué ocurrirá? 221

Para una base, dividiendo la masa molecular por el número de hidroxilos. H 2 SO 4 HCl NaOH Fe(OH) 3 Masa molecular 98 35.5 39.9 106.

5 Calcula la masa equivalente o equivalente químico de los siguientes ácidos: HNO 3, H 2 S, HCl, H 3 PO 4. Cuántos equivalentes habrá en 100 g de cada uno de ellos? Cuántos moles? Calcula la masa equivalente o equivalente químico de los siguientes álcalis: NaOH, Ca(OH) 2, Fe(OH) 2, Al(OH) 3. Cuántos equivalentes habrá en 100 g de cada uno de ellos? Cuántos moles? Cuántos gramos de hidróxido de aluminio serán necesarios para neutralizar 100 g de ácido clorhídrico? Si usáramos hidróxido de calcio, cuántos gramos precisaríamos? b) Para casa: Con ayuda de libros y enciclopedias, determina si la vitamina C es un ácido, un álcali o una sal. Cuál es su nombre químico? Con cuidado destapa la botella de amoniaco limpiador y la de agua fuerte (ácido clorhídrico). Acerca las bocas de las botellas. Qué ocurre? Qué nombre recibe la reacción que se produce? La reacción anterior puede escribirse: N 3 + HCl NH 4 Cl Qué cantidad de amoniaco reacciona con 50 g de ácido clorhídrico? 222

Cuántos gramos de hidróxido de aluminio serán necesarios para neutralizar 100 g de ácido clorhídrico? Si usáramos hidróxido de calcio, cuántos gramos precisaríamos?

6 Determina la masa equivalente de: ácido yodhídrico, ácido sulfhídrico, ácido selenhídrico, hidróxido de hierro(ii), hidróxido de cadmio, dihidróxido de magnesio. De acuerdo con la reacción escrita en la tercera pregunta, cuál será la masa equivalente del amoniaco? Experiencia 23 Valoración de HCl con NaOH usando fenolftaleína Material: Matraz erlenmeyer de 100 ml. Bureta. Soporte. Reactivos: Disolución de NaOH. Disolución 0.1 de HCl. Fenolftaleína 0.25 % Nuez y pinza. Embudo. Pipeta Procedimiento: Coloca la bureta verticalmente y sujétala en el soporte con la nuez y la pinza. Llénala, con ayuda del embudo, de disolución de NaOH 0.1 M. Debajo de la bureta debe caber perfectamente el matraz erlenmeyer. Pon en el matraz erlenmeyer 25 ml de disolución de HCl, medidos con la pipeta, y agrégale dos gotas de la disolución de fenolftaleína. Coloca el 223

Experiencia 23 Valoración de HCl con NaOH usando fenolftaleína Material: Matraz erlenmeyer de 100 ml. Bureta. Soporte. Reactivos: Disolución de NaOH. Disolución 0.1 de HCl. Fenolftaleína 0.

7 matraz debajo de la bureta y abre despacio el grifo de ésta, dejando que caiga gota a gota la disolución en el matraz erlenmeyer. Cuando al caer la gota aparezca una tonalidad rosa, disminuye la velocidad de caída de las gotas cerrando el grifo y, cada vez que caiga una gota agita el matraz erlenmeyer. Cierra el grifo en el momento en que la tonalidad rosácea sea permanente y anota el volumen de disolución que ha caído: V = ml La concentración de la disolución es 0.1 M, equivalente a 4 g/l. Determina la masa de NaOH añadida (recuerda que debes expresar el volumen en litros): m C = = V Como la reacción producida es: NaOH + HCl NaCl + H 2 O Puedes, empleando la estequiometría, calcular los gramos de ácido clorhídrico que han reaccionado y la concentración de la disolución. Responde en tu cuaderno: Cuántos moles de NaOH y HCl han reaccionado? Por qué se añade fenolftaleína? Dibuja los materiales empleados y un esquema del montaje realizado. 224

Cierra el grifo en el momento en que la tonalidad rosácea sea permanente y anota el volumen de disolución que ha caído: V = ml La concentración de la disolución es 0.1 M, equivalente a 4 g/l.

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