El ácido: se puede definir como una sustancia que libera ion de hidrógeno en el agua; ya sea como una sustancia que puede transmitir un protón, o como una sustancia capaz de conectar un par electrones.
La base: puede definirse como una sustancia que libera ion de hidróxido en el agua; ya sea como una sustancia que puede ser tomada por un protón, o como una sustancia capaz de donar un par electrones.
Por nuestra experiencia diaria, sabemos que algunas sustancias tienen propiedades de alta corrosión. Por ejemplo, si el ácido de la batería de su coche salpica la ropa, se lo comerá inmediatamente. A veces usamos amoníaco y otras sustancias para la limpieza del hogar. Estas sustancias corrosivas son conocidas por los químicos como ácidos y bases. A nivel superficial, no es difícil distinguirlos. Ácidos ácido al gusto y pintar la prueba de fuego en rojo; el jabón de lejía al tacto y pintar la prueba de fuego en azul. Sin embargo, los químicos rara vez están satisfechos con este tipo de definiciones fenomenológicas. Están buscando una respuesta a la pregunta
«¿Qué hace que una sustancia sea ácida o una base a nivel molecular?». Durante más de un siglo los químicos han estado luchando para definir los ácidos y bases. El primer intento de definir el concepto de ácido se remonta a 1778. Antoine Lavoisier fue capaz de explicar lo que sucede exactamente al quemar, refutando la teoría sobre phlogiston. El gas en el aire, que se conecta a sustancias cuando se queman; llamó oxígeno del griego «productor de ácido» porque creía como resultó erróneamente ya que todos los ácidos contienen oxígeno.
Definición de Arrhenius
El enfoque moderno de este problema fue formulado por primera vez por el químico sueco Svante Arrhenius (Svante Arrhenius, 1859-1927). Su definición, presentada en 1877, era muy simple; si alguna sustancia cuando se disuelve en agua libera iones de hidrógeno es decir, protones H+ entonces es ácido. Si el ión hidróxido OH– se libera en agua, entonces esta es base. Según esta definición, el ácido de la batería, que es una solución de agua de ácido sulfúrico (H2SO4) es ácido; porque los átomos de hidrógeno del ácido sulfúrico en la solución se convierten en iones de hidrógeno. En consecuencia, el hidróxido de sodio (NaOH) es una base, ya que en el agua esta libera hidróxido de iones. Esta definición explica por qué los ácidos y las bases se neutralizan entre sí. Cuando el ion hidróxido con la presencia del ion de hidrógeno, se presenta la formación de H2O, agua común.
Por cierto, Arrhenius participó activamente en la discusión sobre la vida extraterrestre. Fue un defensor de la teoría de la panspermia, la hipótesis de que la vida de planeta a planeta puede llevar microorganismos moviéndose a través del espacio; lo que significa que la vida fue suficiente para desarrollarse sólo una vez, y no en todos los planetas donde está. Esta hipótesis fue sustituida por la teoría de la panspermia dirigida; según la cual en algún lugar de la galaxia hay una civilización que envía los embriones de la vida con el fin de habitar planetas adecuados. Sin embargo, todas estas teorías sólo posponen la solución del problema del origen de la vida; porque la pregunta sigue siendo cómo se originó la vida en primer lugar.
Definición de Brønsted-Lowry
La definición de Arrhenius es bastante precisa; pero el alcance de su aplicación es limitado pero es adecuado sólo para soluciones de agua (sustancias disueltas en agua). He aquí un ejemplo de una reacción que no se ve afectada por la definición de Arrhenius; si se coloca cerca de los vasos con ácido clorhídrico (HCI) y amoníaco (NH3) verá una neblina blanca sobre los recipientes. Los humos de amoníaco y ácido salado se mezclan en el aire por encima de los vasos; y se produce una reacción química NH3 + HCI → NH4CI en el que el ácido y la base se combinan con la formación de cloruro de amonio. Dado que el agua no está involucrada en esta reacción, la definición de Arrhenius simplemente no es aplicable.
En 1923, el químico danés Johannes Nicolaus Brønsted (1879-1947) y el químico británico Thomas Martin Lowry (1874-1936) propusieron una nueva definición. Según ellos, el ácido es una molécula o ion capaz de dar un protón es decir; ion de hidrógeno H+ y la base es una molécula o ion capaces de tomar un protón. Si la reacción en cuestión se produce en el medio acuático, la definición es esencialmente la misma que la propuesta por Arrhenius; pero también se aplica a las reacciones que se producen en ausencia de agua, como la formación de cloruro de amonio que vimos.
Definición de Lewis
La última generalización hizo que la definición de ácidos y bases fuera independiente no sólo de la presencia de agua; sino también de la formación de protones. Fue presentado en 1923 por el químico estadounidense Gilbert Newton Lewis (1875-1946). Esta definición se basa en cómo se forman los enlaces químicos en las reacciones químicas entre ácidos y bases; en lugar de en si los protones se unen o se dan. Según Lewis, el ácido es un compuesto químico capaz de tomar un par electrones con la posterior formación de comunicación covalente;, y la base es un compuesto capaz de regalar un par electrones.
La definición de Lewis incluye ambas definiciones anteriores, y también explica aquellas reacciones en las que el hidrógeno no está involucrado. Por ejemplo, cuando el dióxido de azufre reacciona con ion de oxígeno con la formación de anhídrido sulfúrico (esta reacción juega un papel importante en la formación de lluvia ácida) el ión de oxígeno regala dos electrones para formar un enlace covalente; en otras palabras se comporta como una base, mientras que el dióxido de azufre toma electrones y por lo tanto se comporta como ácido. Esta reacción, que tiene lugar sin protones y sin agua; se ajusta a la definición de Lewis, pero no se ajusta a ninguna de las definiciones anteriores.
pH: Medición de la acidez
Para las soluciones de agua, un sistema de determinación de la concentración de ácido o base es ampliamente utilizado; que se puede explicar mejor en términos de la Teoría de Brønsted-Lowry. En agua común en momentos dado, algunas moléculas H2O se disocian con ion de hidrógeno (H+) e ion de hidróxido (OH–); y al mismo tiempo algunos iones vecinos de H y OH están conectados a la formación de moléculas de agua. Por lo tanto, los iones de hidrógeno (protones) siempre están presentes en el agua. La concentración de moles (ver Ley Avogadro) de hidrógeno en agua pura es de 10-7 moles por litro. Esto significa que una molécula H2O de cada 10 millones está en forma de iones.
Se acordó que el pH (potencia del hidrógeno o grado de hidrógeno) en el agua pura es de 7 es un indicador matemático del grado de expresión 10-7 tomado con un signo positivo. Podemos aumentar la concentración de iones de hidrógeno en el agua añadiendo ácido. Por ejemplo, si añadimos ácido clorhídrico (HCl) al agua limpia, la concentración de iones de hidrógeno aumentará. Si llegamos a un punto en el que la concentración molar es de 10-1 mol por litro; obtendremos un valor aproximado de la acidez del jugo gástrico, el pH de esta solución será 1. Por lo tanto, el pH por debajo de 7 caracteriza el ácido, y cuanto menor sea el valor del pH, más fuerte será el ácido.
