Organizo y diferencio los compuestos que presentan características de ácidos y bases completando la tabla de la página (ácidos: \mathrm{HClO_4}, \mathrm{HNO_3}, \mathrm{HCl}, \mathrm{H_2SO_4}, \mathrm{H_3PO_4}, \mathrm{H_2CO_3}; bases: \mathrm{H_2O}, \mathrm{NH_3}, \mathrm{N_2H_4}, \mathrm{RNH_2}, \mathrm{R_2NH}, \mathrm{ArNH_2}; iones: \mathrm{F^-}, \mathrm{Cl^-}, \mathrm{Br^-}, \mathrm{I^-}, \mathrm{CN^-}, \mathrm{OH^-}, \mathrm{CH_3COO^-}).
Clasificación con criterio de Brønsted-Lowry
Según la teoría de Brønsted-Lowry, un ácido es un donador de protones (\mathrm{H^+}) y una base es un aceptor de protones. Usando ese criterio:
Ácidos (donan \mathrm{H^+}): son los compuestos cuya fórmula empieza por H y que en agua ceden protones:
- \mathrm{HClO_4} (ácido perclórico, fuerte): \mathrm{HClO_4 \rightarrow H^+ + ClO_4^-}
- \mathrm{HNO_3} (ácido nítrico, fuerte): \mathrm{HNO_3 \rightarrow H^+ + NO_3^-}
- \mathrm{HCl} (ácido clorhídrico, fuerte): \mathrm{HCl \rightarrow H^+ + Cl^-}
- \mathrm{H_2SO_4} (ácido sulfúrico, fuerte): \mathrm{H_2SO_4 \rightarrow H^+ + HSO_4^-}
- \mathrm{H_3PO_4} (ácido fosfórico, débil): \mathrm{H_3PO_4 \rightleftharpoons H^+ + H_2PO_4^-}
- \mathrm{H_2CO_3} (ácido carbónico, débil): \mathrm{H_2CO_3 \rightleftharpoons H^+ + HCO_3^-}
Bases (aceptan \mathrm{H^+}): poseen un par de electrones libres (en N u O) capaz de enlazar al protón:
- \mathrm{NH_3} (amoníaco): \mathrm{NH_3 + H_2O \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-}
- \mathrm{N_2H_4} (hidracina): \mathrm{N_2H_4 + H^+ \rightarrow N_2H_5^+}
- \mathrm{RNH_2} (amina primaria): \mathrm{RNH_2 + H^+ \rightarrow RNH_3^+}
- \mathrm{R_2NH} (amina secundaria): \mathrm{R_2NH + H^+ \rightarrow R_2NH_2^+}
- \mathrm{ArNH_2} (amina aromática, anilina): \mathrm{ArNH_2 + H^+ \rightarrow ArNH_3^+}
Iones (son las bases conjugadas de los ácidos anteriores): todo ion negativo actúa como base porque puede aceptar un protón:
- \mathrm{OH^-} (hidróxido): base fuerte.
- \mathrm{CN^-} (cianuro): \mathrm{CN^- + H^+ \rightarrow HCN}.
- \mathrm{CH_3COO^-} (acetato): \mathrm{CH_3COO^- + H^+ \rightarrow CH_3COOH}.
- \mathrm{F^-}, \mathrm{Cl^-}, \mathrm{Br^-}, \mathrm{I^-}: bases conjugadas de ácidos fuertes (\mathrm{HF}, \mathrm{HCl}, \mathrm{HBr}, \mathrm{HI}), por lo tanto son bases muy débiles (prácticamente neutras en agua).
- \mathrm{H_2O} es anfótero: puede donar protones (\mathrm{H_2O \rightarrow H^+ + OH^-}) o aceptarlos (\mathrm{H_2O + H^+ \rightarrow H_3O^+}), por eso aparece en ambas columnas.
Tabla completada
| Compuestos ácidos | Compuestos básicos |
|---|---|
| \mathrm{HClO_4} | \mathrm{NH_3} |
| \mathrm{HNO_3} | \mathrm{N_2H_4} |
| \mathrm{HCl} | \mathrm{RNH_2} |
| \mathrm{H_2SO_4} | \mathrm{R_2NH} |
| \mathrm{H_3PO_4} | \mathrm{ArNH_2} |
| \mathrm{H_2CO_3} | \mathrm{H_2O} (anfótero) |
| \mathrm{H^+} (catión hidrógeno) | \mathrm{OH^-}, \mathrm{CN^-}, \mathrm{CH_3COO^-} |
| — | \mathrm{F^-}, \mathrm{Cl^-}, \mathrm{Br^-}, \mathrm{I^-} (bases conjugadas muy débiles) |
Comprobación
Al añadir el ácido \mathrm{HCl} a una base como \mathrm{NH_3} se forma \mathrm{Cl^-} y \mathrm{NH_4^+}, lo que confirma que el protón pasó del ácido a la base:
\mathrm{HCl + NH_3 \rightarrow NH_4^+ + Cl^-}
Como \mathrm{HCl} dona el protón es ácido y \mathrm{NH_3} lo acepta, es base.
¿Sabías qué?
Los ácidos, como el ácido cítrico (\mathrm{C_6H_8O_7}), liberan protones en solución; las bases, como el hidróxido de sodio (\mathrm{NaOH}) presente en la lejía, pueden aceptar protones. En el caso del \mathrm{NaOH}, el ion hidróxido actúa directamente como base al combinarse con \mathrm{H^+} para formar agua:
\mathrm{OH^- + H^+ \rightarrow H_2O}
Los seis compuestos con fórmula iniciada por H son ácidos; las aminas y el amoníaco son bases; los iones negativos son bases conjugadas, siendo \mathrm{OH^-} la más básica de todas.
