Química Introductoria-1ª Edición Canadiense

En el Capítulo 3 «Átomos, Moléculas e Iones», Sección 3.5″ Ácidos», definimos un ácido como un compuesto iónico que contiene H+ como catión. Esto es ligeramente incorrecto, pero hasta que se desarrollaran conceptos adicionales, era necesario esperar a una mejor definición. Ahora podemos redefinir un ácido: un ácido es cualquier compuesto que aumenta la cantidad de iones de hidrógeno (H+) en una solución acuosa. El químico opuesto a un ácido es una base. La definición equivalente de una base es que una base es un compuesto que aumenta la cantidad de iones hidróxido (OH−) en una solución acuosa. Estas definiciones originales fueron propuestas por Arrhenius (la misma persona que propuso la disociación de iones) en 1884, por lo que se les conoce como la definición de Arrhenius de un ácido y una base, respectivamente.

Usted puede reconocer que, basado en la descripción de un átomo de hidrógeno, un ion H+ es un átomo de hidrógeno que ha perdido su electrón solitario; es decir, H+ es simplemente un protón. ¿Tenemos protones desnudos moviéndose en solución acuosa? No. Lo más probable es que el ion H+ se haya unido a una (o más) molécula(s) de agua. Para representar esto químicamente, definimos el ion hidronio H3O+(aq), una molécula de agua con un ion de hidrógeno adicional unido a ella. como H3O+, que representa un protón adicional unido a una molécula de agua. Utilizamos el ion hidronio como la forma más lógica en que un ion hidrógeno aparece en una solución acuosa, aunque en muchas reacciones químicas H+ y H3O+ se tratan de forma equivalente.

La reacción de un ácido y una base se denomina reacción de neutralización. Aunque los ácidos y las bases tienen sus propias sustancias químicas únicas, el ácido y la base se anulan mutuamente para producir una sustancia bastante inocua: el agua. De hecho, la reacción general entre un ácido y una base es

ácido + base → agua + sal

donde el término sal se usa generalmente para definir cualquier compuesto iónico (soluble o insoluble) que se forma a partir de una reacción entre un ácido y una base. (En química, la palabra sal se refiere a algo más que sal de mesa. Por ejemplo, la ecuación química balanceada para la reacción entre HCl(aq) y KOH(aq) es

HCl(aq) + KOH(aq) → H2O(ℓ) + KCl(aq)

donde la sal es de KCl. Al contar el número de átomos de cada elemento, encontramos que solo se forma una molécula de agua como producto. Sin embargo, en la reacción entre HCl(aq) y Mg(OH)2(aq), las moléculas de HCl y H2O son necesarios para equilibrar la ecuación química:

2 HCl(aq) + Mg(OH)2(aq) → 2 H2O(ℓ) + MgCl2(aq)

Aquí, la sal es MgCl2. (Esta es una de varias reacciones que tienen lugar cuando se usa un tipo de antiácido, una base, para tratar el ácido estomacal.)

Las reacciones de neutralización son un tipo de reacción química que procede incluso si un reactivo no está en la fase acuosa. Por ejemplo, la reacción química entre HCl(aq) y Fe(OH)3(s) continúa de acuerdo con la ecuación

3 HCl(aq) + Fe(OH)3(s) → 3 H2O(ℓ) + FeCl3(aq)

aunque Fe (OH)3 no es soluble. Cuando uno se da cuenta de que el Fe(OH)3(s) es un componente del óxido, esto explica por qué algunas soluciones de limpieza para manchas de óxido contienen ácidos: la reacción de neutralización produce productos solubles que se eliminan. (Lavar con ácidos como el HCl es una forma de eliminar el óxido y las manchas de óxido, ¡pero el HCl debe usarse con precaución!)

Las reacciones iónicas completas y netas para las reacciones de neutralización dependerán de si los reactivos y productos son solubles, incluso si el ácido y la base reaccionan. Por ejemplo, en la reacción de HCl(aq) y NaOH(aq),

HCl(aq) + NaOH(aq) → H2O(ℓ) + NaCl(aq)

la completa reacción iónica es

H+(aq) + Cl−(aq) + Na+(aq) + OH−(aq) → H2O(ℓ) + Na+(aq) + Cl−(aq)

El Na+(aq) y Cl−(aq) de los iones de espectador iones, por lo que se pueden quitar para tener

H+(aq) + OH−(aq) → H2O(ℓ)

como la ecuación iónica neta. Si quisiéramos escribir esto en términos del ion hidronio, H3O+(aq), lo escribiríamos como

H3O+(aq) + OH−(aq) → 2H2O (

Con la excepción de la introducción de una molécula de agua extra, estas dos ecuaciones iónicas netas son equivalentes.

Sin embargo, para la reacción entre HCl (aq) y Cr (OH) 2 (s), debido a que el hidróxido de cromo(II) es insoluble, no podemos separarlo en iones para la ecuación iónica completa:

2 H+(aq) + 2 Cl−(aq) + Cr(OH)2(s) → 2 H2O(ℓ) + Cr2+(aq) + 2 Cl−(aq)

Los iones cloruro son el único espectador de los iones de aquí, por lo que la ecuación iónica neta es

2 H+(aq) + Cr(OH)2(s) → 2 H2O(ℓ) + Cr2+(aq)