Una reacción ácido-base o reacción de neutralización ye una reacción química qu'asocede ente un ácidu y una base produciendo un sal y agua. La pallabra "sal" describe cualesquier compuestu iónicu que'l so catión provenga d'una base (Na+ del NaOH) y que'l so anión provenga d'un ácidu (Cl- del HCl). Les reacciones de neutralización son xeneralmente exotérmiques, lo que significa qu'esprenden enerxía en forma de calor. Suélse-yos llamar de neutralización porque al reaccionar un ácidu con una base, estos neutralicen les sos propiedaes mutuamente.
Esisten dellos conceutos qu'apurren definiciones alternatives pa los mecanismos de reacción arreyaos nestes reacciones, y la so aplicación en problemes en disolución rellacionaos con elles. La pallabra neutralización puede interpretase como aniquilación o como eliminación, lo cuál nun ta bien alloñáu a la realidá. Cuando un ácidu entemecer con una base dambes especies reaccionen en distintos graos que dependen en gran midida de les concentraciones y volúmenes del ácidu y la base a manera ilustrativa puede considerase la reacción d'un ácidu fuerte que s'entemez con una base débil, esta postrera va ser neutralizada dafechu, ente que va permanecer en disolución una porción del ácidu fuerte, dependiendo de les moles que reaccionaron cola base. Pueden considerase trés alternatives adicionales que surden del amiestu d'un ácidu con una base: Entemezse un ácidu Fuerte con una base fuerte: Cuando esto asocede, la especie que va quedar en disolución va ser la que tea en mayor cantidá respeuto de la otra. Entemezse un ácidu débil con una base fuerte: La disolución va ser básica, yá que va ser la base la que permaneza na reacción. Entemezse un ácidu débil con una base débil: Si esto asocede, l'acidez d'una disolución va depender de la constante d'acidez del ácidu débil y de les concentraciones tantu de la base como del ácidu.
A pesar de les diferencies nes definiciones, la so importancia poner de manifiestu nos distintos métodos d'analises, cuando s'aplica a reacciones ácidu-base d'especies gaseosas o líquides, o cuando'l calter ácidu o básicu pue ser daqué menos evidente. El primeru d'estos conceutos científicos d'ácidos y bases foi apurríu pol químicu francés Antoine Lavoisier, alredor de 1776.Miessler, L. M., Tar, D. A., (1991) p166 - La tabla de descubrimientos atribúi a Antoine Lavoisier ser el primeru en publicar una teoría científica en rellación colos oxoácidos.
Teoríes ácidu-base históriques
Definición de Lavoisier Yá que la conocencia de Lavoisier de los acedos fuertes taba acutáu principalmente a los oxácidos, que tienden a contener átomos centrales nun altu estáu d'oxidación arrodiaos d'átomos d'oxíxenu, tales como'l HNO3 y l'H2SO4, y yá que nun yera consciente de la verdadera composición de los acedos hidrácidos (HF, HCl, HBr, HI y otros), definió los ácidos en términos del “osíxenu” conteníu, qu'él llamó d'esta forma a partir de les pallabres griegues que signifiquen "formador d'ácidu" (del griegu οξυς (oxys) que significa "ácidu" o "sosteníu" y γεινομαι (geinomai) que significa "niciar").
La definición de Lavoisier celebróse como una verdá absoluta mientres más de 30 años, hasta l'artículu de 1810 y posteriores conferencies al cargu de Sir Humphry Davy nes que demostró la falta d'oxíxenu nel H2S, H2Te y los hidrácidos.
Definición de Liebig Esta definición foi propuesta por Liebig, aproximadamente en 1838,Miessler, L. M., Tar, D. A., (1991) p166 - la tabla de descubrimientos atribúi a Justus von Liebig como fecha de publicación 1838 sobre la base de la so estensa obra alrodiu de la composición química de los ácidos orgánicos. Esto acabó cola distinción doctrinal ente ácidos basaos nel oxíxenu y ácidos basaos n'hidróxenu, empecipiada por Davy. Según Liebig, un ácidu ye una sustancia que contién hidróxenu que puede ser reemplazáu por un metal.Meyers, R. (2003) p156 La definición de Liebig, inclusive siendo dafechu empírica, caltener n'usu mientres casi 50 años, hasta l'adopción de la definición de Arrhenius.H. L. Finston and A. C. Rychtman, A New View of Current Acid-Base Theories, John Wiley & Sons, New York, 1982, páxs. 140-146.
Teoríes ácidu-base
Definición de Arrhenius thumb|Svante Arrhenius.
La definición de Arrhenius de les reacciones ácidu-base ye un conceutu ácidu-base más simplificáu, desenvueltu pol químicu suecu Svante Arrhenius, que foi utilizáu p'apurrir una definición más moderna de les bases que siguió al so trabayu con Friedrich Wilhelm Ostwald nel qu'establecíen la presencia d'iones en disolución aguacienta en 1884, y que llevó a Arrhenius a recibir el Premiu Nobel de Química en 1903 como "reconocencia de los sos estraordinarios servicios... emprestaos a la meyora de la química pola so teoría de la disociación electrolítica".Miessler, L. M., Tar, D. A., (1991) p165
Tal como se definió nel momentu del descubrimientu, les reacciones ácidu-base carauterizar polos ácidos de Arrhenius, que se disocian en disolución aguacienta formando cationes hidróxenu (H+), reconocíos darréu como ión hidronio (H3O+), y les bases de Arrhenius, que formen aniones hidroxilo (OH−). Más apocayá, los encamientos de la IUPAC suxirieron el términu de "oxonio" ,Murray, K. K., Boyd, R. K., et al. (2006) -- Téngase en cuenta que, nesti documentu, nun hai nenguna referencia a la desaprobación del términu "hidronio", que tamién permanez aceptáu, calteniéndose nel IUPAC Gold Book. Sicasí ponse de manifiestu la preferencia a utilizar el términu "oxonio" en llugar del más antiguu y tamién aceptáu de "hidronio"International Union of Pure and Applied Chemistry, et al. (2006), "Oxonium Ions" pa ilustrar los mecanismos de reacción ‒como los de les definiciones de Brønsted-Lowry y sistemes solventes‒ más claramente que cola definición de Arrhenius, qu'actúa como un simple esquema xeneral del calter ácidu-base. La definición de Arrhenius puede resumise como "los ácidos de Arrhenius, en disolución aguacienta, formen cationes hidróxenu, ente que les bases de Arrhenius formen aniones hidroxilo".
La tradicional definición aguacienta d'acedu-base del conceutu de Arrhenius descríbese como la formación d'agua a partir d'iones hidrógeno y hidroxilo, o bien como la formación d'iones hidrógeno y hidroxilo procedentes de la disociación d'un ácidu y una base en disolución aguacienta:
H+ (aq) + OH− (aq) H2O
(Nos tiempos modernos, l'usu de H+ considérase como una abreviatura de H3O+, yá que anguaño sábese que'l protón aislláu H+ nun esiste como especie llibre en disolución aguacienta).
Esto conduz a la definición de que, nes reacciones ácidu-base de Arrhenius, fórmase una sal y agua a partir de la reacción ente un ácidu y una base. N'otres pallabres, ye una reacción de neutralización.
acedu+ + base− → sal + agua
Los iones positivos procedentes d'una base formen un sal colos iones negativos procedentes d'un ácidu. Por casu, dos moles de la base hidróxidu de sodiu (NaOH) pueden combinase con un mol d'ácidu sulfúrico (H2SO4) pa formar dos moles d'agua y un mol de sulfatu de sodiu.
2 NaOH + H2SO4 → 2 H2O + Na2SO4
Definición de Bronsted-Lowry
La definición de Brønsted-Lowry, formulada independientemente polos sos dos autores Johannes Nicolaus Brønsted y Thomas Martin Lowry en 1923, basar na idea de la protonación de les bases al traviés de la desprotonación de los ácidos, esto ye, la capacidá de los ácidos de "donar" cationes hidróxenu (H+) a les bases, quien de la mesma, los "acepten".Miessler, L. M., Tar, D. A., (1991), p167-169 -- Acordies colos autores, la definición orixinal yera que los "ácidos tienen enclín a perder un protón" A diferencia de la definición de Arrhenius, la definición de Brønsted-Lowry nun se refier a la formación de sal y agua, sinón a la formación de ácidos conxugaos y bases conxugaes, producíes pola tresferencia d'un protón del ácidu a la base.
Nesta definición, un "ácidu ye un compuestu que puede donar un protón, y una base ye un compuestu que puede recibir un protón". Arriendes d'ello, una reacción ácidu-base ye la eliminación d'un catión hidróxenu del ácidu y el so adición a la base.Clayden, J., Warren, S., et al. (2000), p182-184 Esto nun se refier a la eliminación d'un protón del nucleu d'un átomu, lo que riquiría niveles d'enerxía non algamables al traviés de la simple disociación de los ácidos, sinón a la eliminación d'un catión hidróxenu (H+).
La eliminación d'un protón (catión hidróxenu) d'un ácidu produz el so base conxugada, que ye l'ácidu con un catión hidróxenu esaniciáu, y la receición d'un protón por una base produz la so ácidu conxugáu, que ye la base con un catión hidróxenu añadíu.
Por casu, la eliminación de H+ del ácidu clorhídrico (HCl) produz el anión cloruru (Cl−), base conxugada del ácidu::
HCl → H+ + Cl−
La adición de H+ al anión hidróxidu (OH−), una base, produz agua (H2O), el so ácidu conxugáu:
H+ + OH− → H2O
Asina, la definición de Brønsted-Lowry toma la definición de Arrhenius, pero tamién estiende'l conceutu de reacciones ácidu-base a sistemes nos que nun hai agua arreyada, tales como la protonación del amoniacu, una base, pa formar el catión amoniu, el so ácidu conxugáu:
H+ + NH3 → NH4+
Esta reacción puede asoceder n'ausencia d'agua, como na reacción del amoniacu col ácidu acético:
CH3COOH + NH3 → NH4+ + CH3COO−
Esta definición tamién apurre un marcu teóricu pa esplicar la disociación bonal de l'agua en baxes concentraciones d'iones hidronio ya hidróxidu:
2 H2O H3O+ + OH−
L'agua, al ser anfótera, puede actuar como un ácidu y como una base; equí, una molécula d'agua actúa como un ácidu, donando un catión H+ y formando la base conxugada, OH−, y una segunda molécula d'agua actúa como una base, aceptando'l catión H+ y formando l'ácidu conxugáu, H3O+.
Entós, la fórmula xeneral pa les reacciones ácidu-base, acordies cola definición de Brønsted-Lowry, ye:
AH + B → BH+ + A−
onde AH representa'l ácidu, B representa la base, y BH+ representa l'ácidu conxugáu de B, y A− representa la base conxugada de AH.
Definición de Lewis
La definición de Lewis de les reacciones ácidu-base, propuesta por Gilbert N. Lewis en 1923Miessler, L. M., Tar, D. A., (1991) p166 - La tabla de descubrimientos atribúi la fecha de publicación de la teoría de Lewis como 1923. ye amás, una xeneralización qu'abarca la definición de Brønsted-Lowry y les definiciones de sistema solvente. En llugar de definir les reacciones ácidu-base en términos de protones o d'otres sustancies enllazaes, la propuesta de Lewis define una base (llamada base de Lewis) como un compuestu que puede donar un Par d'electrones par electrónicu, y un ácidu (un ácidu de Lewis) como un compuestu que puede recibir dichu par electrónicu.Miessler, L. M., Tar, D. A., (1991) p170-172
Por casu, si consideramos la clásica reacción aguacienta ácidu-base:
HCl (aq) + NaOH (aq) → H2O (l) + NaCl (aq)
La definición de Lewis nun considera esta reacción como la formación d'un sal y agua o la tresferencia de H+ del HCl al OH−. Nel so llugar, considera como ácidu al propiu catión H+, y como base al anión OH−, que tien un par electrónicu non compartíu. Arriendes d'ello, equí la reacción ácidu-base, acordies cola definición de Lewis, ye la donación del par electrónicu del anión OH− al catión H+, formándose un enllaz covalente Enllaz de coordinación coordináu o dativu ente H+ y OH−, que produz agua (H2O).
Al tratar les reacciones ácidu-base en términos de pares d'electrones en cuenta de sustancies específiques, la definición de Lewis puede aplicase a reacciones que nun entren dientro de nenguna de les otres definiciones de reacciones ácidu-base. Por casu, un catión plata pórtase como un ácidu con respectu al amoniacu, que se porta como una base, na siguiente reacción:
Ag+ + 2:NH3 [H3N:Ag:NH3]+
El resultáu d'esta reacción ye la formación d'un aducto d'amoníaco-plata.