Teorías de ácidos y bases: Arrhenius y Brønsted–Lowry y sus pares conjugados

Teorías y conceptos básicos de ácidos y bases

1. ¿Qué dos teorías principales hallamos para la definición del concepto de ácido y de base?

Teoría de Arrhenius.
Teoría de Brønsted–Lowry.

2. ¿Cuál de estas dos teorías es posterior y engloba a la otra?

Teoría de Brønsted–Lowry.

3. ¿A qué tipo de disoluciones tiene aplicación la teoría de Arrhenius?

Sólo a disoluciones acuosas.

4. ¿Qué se entiende por ácido y por base según la teoría de Arrhenius?

Ácido (Arrhenius): sustancia que, en disolución acuosa, libera iones H⁺ (o favorece el aumento de H⁺).
Base (Arrhenius): sustancia que, en disolución acuosa, libera iones OH^-.

5. ¿Qué se entiende por ácido y por base según la teoría de Brønsted–Lowry?

Ácido (Brønsted–Lowry): cualquier sustancia capaz de donar un protón (H⁺).
Base (Brønsted–Lowry): cualquier sustancia capaz de aceptar un protón (H⁺).

6. Según la teoría de Arrhenius, ¿sería el NH₃ una base? ¿Por qué?

Según Arrhenius, NH₃ no se considera una base, porque la definición de Arrhenius exige que la base libere OH^- directamente en disolución acuosa. NH₃ no libera OH^- por sí mismo; en agua reacciona con H₂O formando NH₄⁺ y OH^-, por lo que sí encaja en la definición de Brønsted–Lowry (acepta un protón) y se comporta como base en esa reacción, pero estrictamente según Arrhenius no es una base porque no produce OH^- de forma directa sin intermedio.

7. Según la teoría de Brønsted–Lowry (que es la que emplearemos en adelante y en todos los ejercicios): ¿cuál es la ecuación de equilibrio de un ácido genérico HA en agua?

Para un ácido genérico HA en agua, la ecuación de equilibrio es:
HA + H₂O ⇌ A^- + H₃O⁺.

De manera general, la reacción de un ácido HA con una base genérica B se expresa como:
HA + B ⇌ A^- + BH⁺.

8. ¿Qué nombre recibe el anión A^- procedente de la desprotonación de un ácido monoprótico HA?

Se le denomina base conjugada del ácido HA.

9. Según la teoría de Brønsted–Lowry: ¿cuál es la ecuación de equilibrio de una base genérica B en agua?

Para una base genérica B en agua, la ecuación de equilibrio es:
B + H₂O ⇌ BH⁺ + OH^-.

Y, como se indicó antes, la reacción de una base B con un ácido HA puede expresarse como:
HA + B ⇌ A^- + BH⁺.

10. ¿Cuál es la base conjugada del ácido HA? ¿Por qué es una base?

La base conjugada del ácido HA es A^-, porque es capaz de captar protones (H⁺).

11. ¿Cómo llamamos al par BH⁺/B?

Par conjugado o, más exactamente, par ácido-base conjugado (BH⁺ es el ácido conjugado de la base B).

12. Completa la frase siguiente: “La actuación de un ácido implica necesariamente...”

La actuación de un ácido implica necesariamente la donación de protones (liberación de H⁺) o, dicho de otro modo, la transferencia de protones a una base.

13. ¿Qué se entiende por sustancia anfótera o anfiprótica? ¿Cuál es el ejemplo más evidente de sustancia anfótera?

Una sustancia anfótera o anfiprótica es aquella que puede actuar como ácido o como base según las condiciones (es decir, puede donar o aceptar protones). El ejemplo más evidente es el agua (H₂O), que puede comportarse como ácido frente a bases fuertes o como base frente a ácidos fuertes.

14. De los siguientes ácidos, indica su correspondiente base conjugada. Exprésalo después como el correspondiente par ácido-base conjugado.

• a. Perclórico — HClO₄: Su base conjugada es el anión ClO₄^-, resultante de la pérdida de un H⁺. Par ácido-base conjugado: HClO₄/ClO₄^-.
• b. Ácido acético — CH₃COOH: Su base conjugada es el anión CH₃COO^-, resultante de la pérdida de un H⁺. Par ácido-base conjugado: CH₃COOH/CH₃COO^-.
• c. Ácido cianhídrico — HCN: Su base conjugada es el anión CN^-, resultante de la pérdida de un H⁺. Par ácido-base conjugado: HCN/CN^-.
• d. Ácido sulfúrico — H₂SO₄: Su primera base conjugada (tras perder un protón) es HSO₄^-. Par ácido-base conjugado (primera desprotonación): H₂SO₄/HSO₄^-.