Ácidos, bases y pH

Desde cero: donar y aceptar protones

Según Arrhenius, un ácido aumenta H₃O⁺ y una base aumenta OH⁻ en agua. Brønsted-Lowry amplía el concepto: un ácido dona protones y una base los acepta. El protón no queda libre aisladamente en agua; suele representarse simplificadamente como H⁺.

Una pareja conjugada difiere en un protón. Tras donar H⁺, el ácido se convierte en su base conjugada. La teoría de Lewis describe ácidos como aceptores de pares electrónicos y bases como donadoras, sin requerir siempre transferencia de protones.

Aplicación: concentración y escala de pH

La molaridad expresa moles de soluto por litro de disolución: M = n/V. El pH de una disolución diluida puede aproximarse mediante −log₁₀[H⁺], usando concentración molar. Una diferencia de una unidad implica un factor diez en [H⁺].

A 25 °C, en el modelo acuoso diluido, pH + pOH = 14. La neutralidad corresponde a [H⁺] = [OH⁻], aproximadamente pH 7 a esa temperatura. Fuera de esas condiciones no debe tratarse 7 como un valor universal invariable.

Reto: fuerza, neutralización y dilución

Un ácido fuerte se ioniza extensamente en agua; un ácido débil establece un equilibrio con fracción no ionizada. Fuerte no significa concentrado: fuerza y concentración describen propiedades distintas.

En una neutralización se balancean moles de protones y de base según la ecuación. Con HCl y NaOH la proporción es uno a uno. Una dilución ideal conserva moles de soluto, M₁V₁ = M₂V₂, si no hay reacción ni pérdida.

Sigue el razonamiento

En NH₃ + H₂O ⇌ NH₄⁺ + OH⁻, el amoniaco acepta un protón y actúa como base. El agua lo dona y actúa como ácido.

NH₄⁺ es el ácido conjugado de NH₃. Esta reacción muestra por qué una base no necesita contener OH en su fórmula inicial.

Sigue el razonamiento

Si [H⁺] = 10⁻³ mol/L, pH = 3. Una disolución de pH 2 tiene diez veces más concentración de H⁺.

Disolver 0.2 mol hasta 0.5 L produce M = 0.2/0.5 = 0.4 mol/L; el volumen es el de la disolución final.

1. Según Brønsted-Lowry, una base es una especie que:

1. Pierde necesariamente neutrones
2. Dona protones
3. Contiene siempre sodio
4. Acepta protones

2. Una disolución contiene 0.5 mol en 2 L finales. ¿Cuál es su molaridad?

1. 1 mol/L
2. 0.25 mol/L
3. 4 mol/L
4. 2.5 mol/L

3. ¿Cuál afirmación distingue fuerza y concentración de un ácido?

1. Un ácido fuerte puede estar diluido
2. Fuerte significa siempre muy concentrado
3. Un ácido débil nunca reacciona con bases
4. Toda disolución diluida tiene pH 7