r99417

Vista previa del material en texto

Capítulo 
V 
 
(a) 
 
Ácidos y bases 
 
(b) 
 
 
 
 
 
 
 
 
(c) 
 
 
 
 
Los ácidos y bases son sustancias químicas que se encuentran en la 
naturaleza, en artículos del hogar, en el laboratorio, etc. Fig. (a) En 
muchas frutas se presentan los ácidos cítrico y el ascórbico (vitamina C) 
que evitan el escorbuto. Fig. (b) Los limpiadores domésticos tienen en su 
composición química bases, como el hidróxido de sodio, NaOH; el 
amoniaco, NH3; etc. que debido a su capacidad para disolver grasas son 
aprovechadas. Fig. (c) Se muestran soluciones concentradas de ácido 
clorhídrico HCl y amoniaco NH , cuyos vapores al neutralizarse forman un 3 
humo de cloruro de amonio NH Cl sólido. 4 
 
 
 
 
 
 
 
¿CÓMO FUNCIONAN LOS ANTIÁCIDOS? 
 
Nuestro estómago secreta de manera natural ácido clorhídrico, HCl(ac), el cual activa al 
pepsinógeno y lo transforma en pepsina para llevar a cabo el proceso de digestión. El estómago y el 
tracto digestivo normalmente están protegidos de los efectos corrosivos de este por un recubrimiento 
de mucosas. 
En ocasiones y por diversas razones (abuso de comidas, tensión nerviosa, difícil digestión, etc.) 
aparece la hiperacidez que puede producir efectos irritantes en las paredes del estómago y el esófago, 
en casos graves se puede producir la úlcera péptica. ¿Cómo resolver este problema? Para combatir la 
acidez estomacal se deben utilizar sustancias de carácter básico ya que reaccionan con los ácidos para 
formar sal y agua (reacción de neutralización), estas sustancias se conocen como antiácidos. 
¿Qué tipos de base son recomendables para ser utilizadas como antiácidos? Las bases fuertes 
no son adecuadas para el organismo humano, las bases débiles son los componentes activos de los 
antiácidos ya que estos no afectan el tracto digestivo. La cantidad de antiácido que se debe consumir 
para neutralizar el ácido es tal que el pH final sea 3,5. ¿Por qué? En el estómago el proceso de digestión 
se lleva a cabo adecuadamente cuando el pH está comprendido entre 3,5 - 4,0, a pH superiores se 
tiene la sensación de pesadez del estómago. En las boticas y farmacias se vende una gran variedad de 
antiácidos, siendo de dos tipos: 
1. Los antiácidos sistémicos al reaccionar con el ácido clorhídrico forman una sal que no es 
absorbida por el organismo. Debido a que tienen una acción potente y rápida, pero transitoria, no 
es recomendable ingerirlos en grandes cantidades ya que pueden generar efectos secundarios. No deben 
ser empleados por periodos superiores a dos semanas. 
2. Los antiácidos no sistémicos al reaccionar con el ácido clorhídrico forman una sal que no es 
absorbida por el organismo. A diferencia de los otros tienen una acción lenta y prolongada, sin efecto 
rebote, por lo que pueden ser utilizados por periodos más largos de tiempo. 
 
ANTIÁCIDO 
 
COMPONENTE SE RECOMIENDA 
ACTIVO USARLO 
 
EFECTOS TIPO DE 
SECUNDARIOS ANTIÁCIDO 
 
Alka-seltzer 
 
Sal de fruta 
eno 
NaHCO3, ácido 
cítrico 
NaHCO3, Na2CO3, 
ácido cítrico 
 
1-3 horas después 
de las comidas y al 
acostarse. 
 
Náuseas 
Sistémicos 
Vómitos, 
calambres 
Leche de 
magnesia 
 
Mylanta 
 
Mg(OH)2 y Al(OH)3 1 hora después de 
las comidas y al 
Mg(OH)2 y Al(OH)3 acostarse. 
 
Estreñimiento 
No sistémicos 
Diarrea, 
calambres 
Estos medicamentos no se deben administrar a niños menores de seis años sin previa consulta a un profesional de la salud. 
No deben ser utilizados por mujeres embarazadas o lactantes o personas que sigan dietas o mientras se esté consumiendo 
otros medicamentos, ya que pueden surgir complicaciones. 
 
 
 
C 
 
Ácidos y 
 bases 
 
OBJETIVOS 
• Diferenciar los ácidos y bases por sus características generales. 
• Comprender las teorías que explican las propiedades de los ácidos y de las bases, sus 
 limitaciones y alcances. 
• Distinguir las sustancias químicas que pueden actuar como ácidos o bases, así como el 
 anfoterismo. 
 
 
 
INTRODUCCIÓN 
Las sustancias químicas que describimos 
como ácidos y bases están distribuidas en la 
naturaleza. Se encuentran en los alimentos que 
ingerimos, en las medicinas que utilizamos, en 
los limpiadores domésticos, etc.; por ello son muy 
importantes en la vida diaria, en el laboratorio y a 
nivel industrial. 
Algunos ácidos son muy conocidos, tal es 
el caso del ácido acético que está presente en 
el vinagre; el ácido cítrico de las frutas como la 
manzana, limón, mandarina, naranja, etc.; el 
ácido sulfúrico (el ácido de mayor consumo a 
nivel industrial) que está contenido en la batería 
 
 
 
Figura 5.1 La naranja y toronja poseen sabor agrío, es decir, 
carácter ácido porque contienen ácido cítrico y ascórbico. 
de los automóviles, el ácido ascórbico o vitamina C, el ácido clorhídrico que forma parte del jugo 
gástrico el cual permite degradar proteínas y cumple función germicida (mata microbios). 
 Las bases también son muy comunes, tal es el caso del hidróxido de sodio (es la base más 
importante) que está presente en la soda cáustica, empleadas como agentes de limpieza y como 
materia prima para elaborar los jabones respectivamente; el hidróxido de aluminio y el hidróxido de 
magnesio forman parte de la mylanta y leche de magnesia, que se emplean para contrarrestar la 
acidez estomacal y por ello cotidianamente se les conoce como antiácidos. 
199 
 
 
 
Lumbreras Editores Química 
 
Las bases orgánicas son consumidas diariamente, entre ellas encontramos a la cafeína, que está 
presente en las hojas del té y en los granos del café; la cocaína presente en el mate de coca, la nicotina 
que está presente en el tabaco. Estas también son conocidas como alcaloides y tienen la propiedad de 
ser estimulantes del sistema nervioso por lo que su consumo constante puede producir adicción. El 
carbonato de sodio, Na2CO3 , y bicarbonato de sodio, NaHCO3, son sustancias básicas muy importantes a 
escala industrial. 
Pero, ¿cómo reconocer un ácido o una base? ¿Qué características deben tener estas sustancias? 
Estas preguntas serán respondidas al desarrollar este capítulo. 
 
PROPIEDADES GENERALES DE LOS ÁCIDOS Y BASES 
El conocimiento de las propiedades de los ácidos y las bases nos permitirá distinguirlas entre sí y 
utilizarlas convenientemente en el laboratorio y en la industria, ya que muchos procesos químicos están 
íntimamente ligados con los ácidos y bases. 
 
ÁCIDOS 
1. Los alimentos que consumimos se suelen condimentar con el 
vinagre, los limones, la naranja, la manzana y el yogur, los cuales 
comparten algo en común: poseen un sabor agrio, cuyos ácidos 
orgánicos les confieren ese sabor característico. Por ejemplo, en 
el vinagre está presente el ácido acético al 5% en masa; en los 
 frutos, el ácido cítrico y en el yogur, el ácido láctico. 
 2. Si adicionamos ácido muriático a un clavo de acero, al aluminio, 
al cinc o al plomo, se observará que en cada caso estos metales 
son atacados por dicho ácido produciéndose un burbujeo, lo cual 
implica el desprendimiento del gas hidrógeno. De lo expuesto, 
se concluye que los ácidos reaccionan con los metales activos 
(como el Na, K, Ca, Al, Fe, Ni, Zn, Pb, etc.) y desprenden hidrógeno 
gaseoso. Esta es la razón por la cual los ácidos no se almacenan 
en recipientes que contengan metales activos. 
Zn  HCl  H  ZnCl 
 
Figura 5.2 El ácido clorhídrico, HCl 
reacciona con magnesio metálico 
desprendiendo hidrógeno gaseoso. 
2HCl (ac)  Mg (s)  MgCl 2(ac)  H 2(g) 
(s) 
Fe 
(s) 
2K 
(ac) 2(g) 2(ac) 
 HCl  H  FeCl 
(ac) 2(g) 2(ac) 
 H SO  H K SO 
(s) 2 4(ac) 2(g) 2 4(ac) 
En general, los metales activos desplazan el hidrógeno de los ácidos, según la siguiente reacción de 
desplazamiento simple: 
 
 
 
 
 
 
200 
 
 
 
CAPÍTULO V Ácidos y bases 
 
No todos los metales reaccionan con los ácidos desprendiendohidrógeno gaseoso, tal es el caso 
del cobre, plata, oro, platino, etc. A estos metales se les denomina nobles, debido a su baja reactividad 
química. 
Para disolver estos metales se usa el agua regia, que es una mezcla de ácido clorhídrico, HCl, y ácido 
nítrico, HNO3, en una proporción en volumen de 3 a 1 respectivamente. 
3. Al adicionar vinagre, jugo de limón o ácido muriático al polvo de hornear (que contiene bicarbonato 
 de sodio, NaHCO3) o al sarro que se impregna en la tetera se observa que se disuelven y además se 
 observa un burbujeo constante, lo cual implica que se están descomponiendo. El gas que se desprende 
 es el dióxido de carbono, CO2. 
De lo expuesto podemos concluir que los ácidos descomponen a los carbonatos y bicarbonatos 
metálicos, liberando CO2 gaseoso. 
Citemos como ejemplo la descomposición del carbonato de calcio. 
 
CaCO3(s)+HCl(ac)  CaCl2(ac)+CO2(g)+H2O() 
Esta propiedad de los ácidos se puede aprovechar para eliminar el sarro de la tetera (esta capa 
impide la buena transferencia del calor) ya que contiene carbonato de calcio y carbonato de 
magnesio, los cuales se transforman en sales solubles en agua y con ello el combustible doméstico 
nos duraría un poco más. 
El bicarbonato de sodio, NaHCO3, que encontramos en el alka-seltzer (un antiácido), se descompone por 
acción del ácido acético, CH3COOH, presente en el vinagre. 
NaHCO3(s)+CH3COOH(ac)  CH3COONa(ac)+CO2(g)+H2O() 
De los ejemplos anteriores podemos plantear la ecuación química 
 
carbonato o bicarbonato metálico + ácido  sal + CO2 + H2O 
 
4. Los ácidos neutralizan a las bases formando como productos una sal y agua; esta propiedad se 
 puede aprovechar caseramente para atenuar el olor característico de la carne de pescado (contiene 
 sustancias básicas) o la consistencia jabonosa luego de tocar la lejía (sustancia básica), para ello se 
 deben frotar las manos con jugo de limón (ácido). 
Esta propiedad de los ácidos es muy importante en el laboratorio, ya que podemos estimar la 
concentración de las bases por medio de la titulación o neutralización con un ácido. 
 
NaOH(ac) + HCl(ac)  HCl(ac)+H2O() 
soda ácido cloruro 
cáustica clorhídrico de sodio 
 
Ca(OH)2(ac) + HNO3(ac)  Ca(NO3)2(ac)+H2O() 
agua de ácido nitrato de 
cal nítrico calcio 
 
201 
 
 
 
Lumbreras Editores Química 
 
5. Las disoluciones acuosas de los ácidos conducen la electricidad, esto se puede verificar 
 utilizando el vinagre, jugo de limón o lo más cercano a nosotros que es el acumulador de 
 plomo (batería de automóviles) que contiene una solución acuosa de ácido sulfúrico como 
 electrolito. ¿Por qué los ácidos disueltos en agua conducen la electricidad? Los ácidos al 
 disolverse en el agua se ionizan, estos iones por tener movimiento de traslación permiten su 
 conductividad. 
6. Los ácidos modifican el color de algunos pigmentos orgánicos (colorantes) conocidos como 
 indicadores: el papel de tornasol azul en medio ácido se enrojece y la solución alcohólica de la 
 fenolftaleína permanece incolora. 
 
Figura 5.3 (a) Un vaso de agua que contiene el indicador azul de bromotimol. Con una pinza tomamos un trozo de hielo seco, CO2(s) y lo 
introducimos al vaso. (b) El CO2(s) reacciona con el agua para formar ácido carbónico, H2CO3, el cual vuelve ácida la disolución y cambia el 
color de azul a amarillo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BASES 
1. Al consumir café o té se puede sentir el sabor amargo peculiar 
que tienen, igual sucede al tomar mate de coca. ¿Qué contienen 
estas sustancias? ¿Por qué presentan este sabor? El grano de café 
y la hoja de té contienen una sustancia básica llamada cafeína y 
la hoja de coca contiene cocaína que son responsables de su 
sabor amargo. 
2. Son resbalosas al tacto como el jabón, la lejía, la soda cáustica, etc. 
3. Al disolver las bases en el agua, las disoluciones conducen la 
electricidad ya que al igual que los ácidos se ionizan o disocian. 
4. Generalmente las bases fuertes presentan iones oxidrilos OH- en 
su estructura. 
 
 
202 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5.4 La lejía es una mezcla líquida 
que contiene hipoclorito de sodio, 
NaClO, una sal básica. 
 
 
 
CAPÍTULO V Ácidos y bases 
 
5. Neutralizan a los ácidos, razón por la cual se les considera 
antiácidos. Cuando sentimos ardor estomacal es porque 
tenemos ácido en exceso, para neutralizarlo se consumen 
productos que contienen sustancias básicas como la mylanta, 
la leche de magnesia, el alka-seltzer, etc. 
6. Modifican el color de los colorantes orgánicos (indicadores 
ácido-base), hacen que el tornasol rojo se vuelva azul y la 
fenolftaleína adquiera el color rojo grosella. 
Por las características expuestas de los ácidos y bases, se puede 
concluir que son sustancias que tienen propiedades opuestas y 
por ello, cuando se combinan estas cualidades desaparecen. 
Para explicar las diversas propiedades que presentan los ácidos y 
bases es necesario abordar diversos enfoques teóricos que los 
químicos han planteado en función a la composición y estructura 
de las sustancias, cada teoría tiene sus ventajas y desventajas, las 
cuales serán obvias al desarrollar dichas teorías. 
 
TEORÍAS DE ÁCIDOS Y BASES 
 
Figura 5.5 La sal de Andrews contiene sustancias 
de carácter básico como el bicarbonato de sodio, 
NaHCO3. La ingerimos disuelta en agua para 
neutralizar el HCl(ac) que produce acidez estomacal. 
 
TEORÍA DE SVANTE ARRHENIUS 
En 1884, el químico sueco Svante Arrhenius presentó su tesis de doctorado con el título de La teoría de la 
disociación electrolítica. En ella explica cómo las disoluciones acuosas de ciertos compuestos pueden conducir 
la corriente eléctrica debido a que en medio acuoso se ionizan produciendo iones positivos y negativos. 
Dentro de este marco teórico, un ácido fue definido como 
todo compuesto que en medio acuoso incrementa la 
concentración del ion hidrógeno, H+ (protón), y una base se 
definió como todo compuesto que disuelto en agua incrementa la 
concentración de los iones hidróxido (OH-). 
De estas definiciones podemos concluir que todo ácido de 
Arrhenius en su estructura debe tener al menos un hidrógeno 
ionizable y una base debe tener al menos un ion hidróxido. 
 
Figura 5.6 Svante Arrhenius (1859-1927), 
gran químico sueco. En 1884 presentó su famosa 
obra La teoría de la disociación electrolítica. 
En 1906 recibió premio nobel de Química. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
203 
 
 
 
 
PROBLEMAS RESUELTOS 
 
 
PROBLEMA N.o 1 
Señale la relación incorrecta. 
 
A) CH3COCH2CH2CH3 : cetona 
B) CH3CH2OCH2CH2CH3 : éter 
C) CH3CH2CH2CH2COOH : aldehído 
D) CH3CH2CH(OH)CH2CH3 : alcohol 
E) CH3CH2COOCH2CH(CH3)2: éster 
 
Resolución 
Nos piden señalar la relación incorrecta entre 
el grupo funcional y la función oxigenada. 
 
A) Correcta 
CH3 CO CH2CH2CH3 
carbonilo - cetona 
 
B) Correcta 
CH3CH2 O CH2CH2CH3 
oxi - éter 
 
C) Incorrecta 
CH3CH2CH2CH2 COOH 
carboxilo - ácido carboxílico 
D) Correcta 
CH3CH2 CH CH2CH3 
OH hidróxilo - alcohol 
 
 
 
 
PROBLEMA N.o 4 
Clasifique los siguientes alcoholes como pri- 
mario (P), secundario (S) o terciario (T), según 
corresponda. 
I. Alcohol n - hexílico. 
II. 2,3 - Dimetil - 3 - pentanol. 
III. 3 - Metilciclopentanol. 
IV. Alcohol isopentílico. 
 
A) S, T, S, P 
B) P, T, S, P 
C) P, T, S, S 
D) T, T, S, P 
E) P, S, P, T 
 
Resolución 
Los monoles o alcoholes con un solo hidroxilo 
se clasifican como primario, secundario o ter- 
ciario. Esto depende del tipo de carbono al que 
está unido el - OH. 
En el ejercicio, nos piden formular el alcohol 
y clasificarlo. 
I. Alcohol n - hexílico 
CH3 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - OH 
carbono 1º 
Alcohol primario (P) 
II. 2,3 - Dimetil - 3 - pentanol 
CH3 
1 2 3 4 5 
CH3 CH C CH2 CH3 
carbono 3º 
E) Correcta 
CH3CH2 COOCH2CH(CH3)2 
carboalcoxi - éster 
Por lo tanto, la relación incorrecta es la alter- 
nativa (C), ya que el grupo funcional de los 
aldehídos es el carbonilo (- CHO). 
 
Clave C 
CH3 OH 
Alcohol terciario (T) 
III. 3 - Metil ciclopentanol 
4 
5 3 CH3 
1 2 
HO carbono 2º 
Alcohol secundario (S) 
1 
 
 
 
 
 
IV. Alcohol isopentílico 
CH3 CH CH2 CH2 OH 
carbono 1º 
 
 
 
 
 
 
5 4 3 2 1 
II. CH3 CH CH2 CH CH2 
OH OH OH 
CH3 
Alcohol primario (P) 
Clave 
 
B 
 
 
 
 
III. 
• Es un triol 
• 1,2,4 - Pentanotriol (Pentano - 1,2,4 - triol) 
 
5 
4 OH 
PROBLEMA N.o 5 
Se tienen los siguientes alcoholes polihidro- 
xilados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Señale la proposición correcta. 
 
A) Todos son dioles. 
B) I tiene por nombre 2,4 - Butanodiol 
C) III tiene por nombre 
Trans - 1,3 - Ciclopentanodiol. 
D) II tiene por nombre 
1,2,4 - Trihidroxintano. 
E) I es un alcohol secundario. 
 
Resolución 
Luego de nombrar y clasificar a los polioles, 
nos piden indicar la proposición correcta 
 
1 2 3 4 
1 
H H 
3 2 
OH 
 
• Es un ciclodiol que presenta isómero 
geométrico cis - Trans 
• Trans - 1,3 - Ciclo pentanodiol 
Por lo tanto, la proposición correcta es la C. 
 
Clave C 
 
 
PROBLEMA N.o 9 
De los siguientes éteres, señale los que están 
incorrectamente nombrados. 
I. CH3 CH2 CH CH3 
OH OH 
• Es un diol 
• 1,3 - Butanodiol (butano - 1,3 - diol) 
2 
 
 
 
 
 
A) I, II y III 
B) III y IV 
C) II y IV 
D) solo III 
E) I y II 
 
Resolución 
Nos piden señalar la relación incorrecta entre la 
fórmula y el nombre común del éteno. 
Según el sistema común, se nombra a un 
éter ordenando alfabéticamente los radicales. 
Seguido de la palabra éter. 
I. Correcto 
 
O : Butiletiléter 
 
II. Correcto 
O : Isopropilpentiléter 
 
 
 
III. Incorrecto 
 
 
O : Diciclohexiléter 
 
 
 
 
PROBLEMA N.o 14 
Indique el nombre IUPAC de la siguiente es- 
tructura 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A) 4,6 - Dimetil octanona 
B) 4,6 - Dimetil - 2 - octanona 
C) 6 - Etil - 4 - metil - 2 - heptanona 
D) 2 - Etil - 4 - metil - 6 - heptanona 
E) 3,5 - Dimetil - 7 - octanona 
 
Resolución 
Para nombrar según IUPAC a la siguiente ce- 
tona, en el nombre del Hidrocarburo se cam- 
biará la terminación o por ona anteponiendo 
la ubicación del - CO - en la cadena carbo- 
nada; la cadena principal se enúmera empe- 
sando por el carbono extremo más cercano al 
carbonilo. 
 
 
4 5 6 
CH3 - CH - CH2 - CH - CH3 
3 CH2 CH2 - CH3 
7 8 
IV. Incorrecto 2 C O 
1 CH3 
O : Alilpropiléter 
 
Por lo tanto, el nombre IUPAC de la cetona es 
Por lo tanto, la relación fórmula-nombre inco- 
rrecta es III y IV. 4,6 - Dimetil - 2 - octanona 
(4,6 - Dimetiloctan - 2 - ona) 
Clave B 
Clave B 
 
3 
 
 
 
 
PROBLEMAS PROPUESTOS 
 
PROBLEMA N.o 3 
Indique los alcoholes correctamente nombrados 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A) I, III y IV 
B) I, II, III y IV 
C) I, y IV 
D) I y II 
E) II y III 
 
PROBLEMA N.o 5 
Se tienen los siguientes alcoholes polihidro- 
xilados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
 
 
 
Señale la proposición correcta. 
 
A) Todos son dioles. 
B) I tiene por nombre 2,4 - Butanodiol 
C) III tiene por nombre 
Trans - 1,3 - Ciclopentanodiol. 
D) II tiene por nombre 
1,2,4 - Trihidroxintano. 
E) I es un alcohol secundario. 
 
 
PROBLEMA N.o 6 
Dados los siguientes alcoholes 
I. 1 - Hexanol 
II. 2 - Butanol 
III. 2,3 - Dimetil - 2 - butanol 
Determine verdadero (V) o falso (F) según co- 
rresponda. 
( ) II es más soluble en el agua que I. 
( ) III hierve a mayor temperatura que I. 
( ) II se evapora con mayor facilidad que III a 
25 ºC. 
 
A) FFV 
B) VFF 
C) FFF 
D) VVV 
E) VFV