ACIDEZ Y ALCALINIDAD.

1.- INTRODUCCIÓN.

Los compuestos solubles en agua pueden clasificarse como electrolitos o no electrolitos. Los electrolitos son compuestos que se ionizan (se disocian en sus átomos o moléculas constituyentes) cuando se disuelven en agua. De esta forma producen soluciones acuosas que conducen en mayor o menor escala la corriente eléctrica. Los no electrolitos, existen en forma de soluciones acuosas que no conducen la corriente eléctrica.

Otra propiedad importante de los electrolitos, aparte de conducir la corriente eléctrica, es la de formar soluciones ácidas o alcalinas según sea el producto químico de que se trate y su grado de disociación al disolverse, ya que no todos los electrolitos son ácidos o álcalis.

2.- ELECTROLITOS FUERTES.

Los electrolitos fuertes son compuestos que se ionizan (o se disocian) en su totalidad o casi totalmente en soluciones acuosas diluidas. La mayor o menor posibilidad de disociación al diluirse se cuantifica mediante una constante de disociación, simbolizada como Ka. Los electrolitos fuertes son los ácidos fuertes, las bases fuertes y la mayoría de las sales solubles.

En este capitulo, descartaremos   las sales solubles.

2.1.- ÁCIDOS Y BASES FUERTES.

La clasificación de los ácidos o bases fuertes se basa solo en el grado de disociación en solución acuosa y diluida, cuantificado como dijimos anteriormente, mediante distintos valores de Ka.         El término diluida se aplica para soluciones con concentraciones menores a 1 mol de soluto por litro de solución.

2.1.1.- ÁCIDOS FUERTES:

Un ácido es una sustancia que contiene hidrogeno y /o produce H+ al disociarse cuando se disuelve en soluciones acuosas.

Como mencionamos anteriormente son sustancias que en soluciones diluidas, (con concentraciones bajas), se disocian casi totalmente. Los más comunes son:

• HCl.       Ácido Clorhídrico.
• HBr.       Ácido Bromhídrico.
• HNO3    Ácido Nítrico
• HI.          Ácido Yodhídrico
• HClO4.   Ácido Clórico
• HClO3.   Ácido Perclórico
• H2SO4.  Ácido Sulfúrico.

2.1.2.- ÁCIDOS DÉBILES:

Los ácidos débiles solo se ionizan levemente en solución acuosa diluida (tiene un Ka bajo). Los ácidos débiles son muchos más numerosos que los fuertes. Por este motivo es importante conocer de memoria la lista anterior. Hay diversos ácidos débiles de uso común. El vinagre es una solución al 5% de ácido acético. Las gaseosas son soluciones de dióxido de carbono en agua, esto produce ácido carbónico (H2CO3). Las frutas cítricas contienen ácido cítrico, etc. El uso común de estas sustancias indica una diferencia considerable entre ácidos fuertes y débiles.  Otros ejemplos de ácidos débiles son:

• HF                           Ácido      Fluorhídrico.
• HNO2                      Ácido Nitroso.
• CH3COOH              Ácido Acético.
• HClO                       Ácido Hipocloroso.
• HCN                        Ácido Cianhídrico.

2.1.3.- COMPUESTOS ALCALINOS FUERTES (BASES)

Una base o sustancia alcalina, es una sustancia que contiene grupos OH- y/o produce iones hidróxido, OH- al disociarse en el agua. Como se mencionó anteriormente, las bases fuertes se disocian casi totalmente en agua. algunos ejemplo de ellas son:

• LiOH                  Hidróxido de litio.
• NaOH                Hidróxido de sodio.
• KOH                  Hidróxido de potasio.
• Ca(OH)2            Hidróxido de calcio.
• Ba(OH)2            Hidróxido de bario.   

2.2.- REACCIONES CARACTERÍSTICAS ENTRE ÁCIDOS Y BASES:

Ambas sustancias son incompatibles entre sí, reaccionando mutuamente perdiendo de esta forma sus propiedades peligrosas. Este proceso se denomina reacciones de neutralización, ya que como producto de esta combinación se obtienen en muchos casos, sustancias inocuas y libres de peligros.

Estas reacciones de neutralización, en la mayoría de los casos son exotérmicas, o sea con muchas probabilidades de elevación brusca de temperatura y proyecciones, si no se llevan a cabo muy lentamente, y no se manejan criteriosamente las solubilidades y concentraciones de los reactivos, principalmente en operaciones de campo.

Ambas familias de productos se definen como cáusticos o corrosivos, ya que sus efectos son muy similares al degradar la materia, aunque sus formas de interactuar son diferentes.

2.2.1.- REACCIONES CARACTERÍSTICAS DE LOS ÁCIDOS:

Como se dijo anteriormente las reacciones entre los ácidos y las bases con otras sustancias pueden ser similares, dificultando de esta forma poder determinar a prima facie de cual de las dos se trata.

Por ello, a continuación se detallan algunas características para poder familiarizarse con la identificación de campo.

• Ácidos sobre metales:  burbujeo sobre la superficie del derrame, con un sonido similar al que produce el burbujeo de las gaseosas al servir un vaso. Espuma de color ámbar, pardo, o verdoso, según sea el metal atacado. Liberación de hidrógeno, por lo tanto existe peligro de atmósfera explosiva en caso de corrosión severa cuando se involucran grandes cantidades de productos.

• Acidos sobre madera o papel (material celulosico): Igual burbujeo característico con una carbonización que puede ser lenta o rápida según la concentración del ácido. La mancha color negro determina la extensión del derrame.

En casos excepcionales puede producirse la combustión con el transcurso del tiempo.  

• Ácidos sobre la piel: según la concentración del ácido, los efectos pueden ser lentos o rápidos. Los efectos lentos comienzan con una leve picazón sobre la zona mojada por el ácido, sigue con ardor y enrojecimiento de la piel, y puede culminar en quemaduras químicas. Los efectos rápidos son quemaduras químicas inmediatas, con abundante ardor y ulceraciones de la piel.
• Hacen cambiar el color de muchos indicadores químicos (soluciones para titulación) e indicadores biológicos (pétalos de algunas flores y vegetales) del color AZUL al ROJO.
• Las soluciones acuosas de ácidos fuertes conducen la corriente eléctrica.
• Los ácidos débiles, tienen sabor ácido.

2.2.2.- REACCIONES CARACTERÍSTICAS DE LOS ÁLCALIS:

• Reaccionan sobre metales con efectos los de los ácidos, pero mas lento y sin desprendimiento de hidrógeno.
• Reaccionan sobre madera con efectos similares a los de los ácidos, pero mas lento.
• Reaccionan sobre la piel formando una película resbaladiza tipo jabonosa. Luego de esta sensación pueden sobrevenir quemaduras leves o graves, según la concentración de la solución.
• Hacen cambiar el color de los papeles indicadores del color ROJO al AZUL.
• Sus soluciones acuosas conducen la corriente eléctrica.

2.3.- IDENTIFICACIÓN DE ACIDEZ Y ALCALINIDAD:

La forma más usual de identificación de ácidos y bases es a través del PH (Potencial hidrógeno). El PH representa matemáticamente el logaritmo negativo de la concentración de iones H+ en solución.

Existen distintos métodos de determinar el PH, de una sustancia, que pueden ser, métodos de laboratorio y métodos de campo. Cualquiera sea el método utilizado, los resultados obtenidos se vuelcan sobre una escala adimensional con valores que varían de cero a catorce, como en la figura siguiente:

  0       1      2       3      4       5       6       7      8       9     10     11    12     13    14

MUY  ÁCIDO           ÁCIDO                 NEUTRO         ALCALINO        MUY  ALCALINO 

                   CRECE LA ACIDEZ                      CRECE LA ALCALINIDAD

2.3.1.- MEDICIONES DE ACIDEZ Y ALCALINIDAD:

Pueden realizarse a través de distintos métodos, que varían su rapidez, exactitud y practicidad. Los mas comunes son:

• Peachimetro: Es un equipo electrónico de lectura directa (inmediata)      compuesto por el aparato propiamente dicho y dos sondas, una para      temperatura y otra para el PH.

     Es menos exacto que el anterior, aunque sus resultados no difieren mucho. El    

     procedimiento de medición es distinto. Como primera medida es indispensable lavar

     las dos sondas del equipo con agua destilada para eliminar impurezas. Luego se

     deben calibrar las sondas utilizando soluciones amortiguadoras o buffers , de PH

     conocido. Posteriormente se efectúan un nuevo lavado de las dos sondas y por

     ultimo se realiza la medición sumergiendo ambas sondas dentro del líquido a medir.

     El PH  de la sustancia aparece en la pantalla de cuarzo líquido del equipo.  Es poco

     práctico en situaciones de emergencia debido a la disponibilidad de los elementos

     necesarios, y el tiempo que involucra el procedimiento, es por ello, que es eficiente

     para tareas de laboratorio.

• Test colorimetricos (cintas de papel PH):  Las cintas son de material plástico,      subdivididas e impregnadas en cada una de esas subdivisiones con      sustancias sensibles a la acidez y alcalinidad.

      El procedimiento solo consiste en sumergir la cinta en el líquido a medir y observar

      como varían los colores de cada uno de los sectores de la cinta. Esta variación de

      colores se compara con la escala calorimétrica que provee el envase portacintas,

      hasta hallar el valor correspondiente a la semejanza de la escala con la cinta.

      Debido a su practicidad y rapidez, es recomendable para mediciones de campo,

      aunque es necesario adquirir de antemano, la destreza necesaria para el manejo

      de cintas con guantes de protección.

• Indicadores ácido / base: algunos compuestos orgánicos tiene colores intensos      característicos en soluciones de PH diferente. Cambian de colores en      concentraciones características de PH. Se conocen como indicadores y se emplean para      determinar (casi exactamente)el punto en el cual la reacción cambia de      ácida hacia alcalina. Existen varios compuestos indicadores: “anaranjado      de metilo”, “rojo de metilo”, “rojo neutro”, “Fenolftaleina”, etc donde      cada uno de ellos varían sus colores entre el rojo, el amarillo y el azul.      No son muy recomendables en mediciones de campo, salvo que se quiera medir      un valor determinado y se posea la solución particular para esa medición.