Las palabras de la ciencia (IV): Ácidos y bases (o álcalis).

Por Lorenzo Hernández • 15 ene, 2016 • Sección: Hablar de Ciencia

En nuestra vida cotidiana podemos encontrar multitud de sustancias ácidas y básicas.

  • Ejemplos de ácidas: el yogur, los zumos de frutas, las hojas de te (contienen ácido tánico), las hormigas (contienen ácido fórmico), el jugo de manzana y casi todas las bebidas refrescantes. Otros ejemplos son el ácido acético (en el vinagre), el ácido clorhídrico (en el Salfumant y los jugos gástricos), el ácido acetilsalicílico (en la aspirina), o el ácido sulfúrico (usado en baterías de automóvil).
220px Essig 1 Las palabras de la ciencia (IV): Ácidos y bases (o álcalis).

Imagen 1: Botellas de vinagre.

  • Ejemplos de básicas: la pasta de dientes, disoluciones jabonosas, lejía, sosa cáustica, bicarbonato sódico contra la indigestión y muchos de los productos de limpieza como el amoniaco.
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Imagen 2: Bicarbotano sódico

Hay otras sustancias que son neutras como la parafina o el azúcar. ¿Pero qué tienen en común estas sustancias y de dónde provienen los nombres de ácido y base o álcalis?

Los productos que ahora consideramos como ácidos y como bases se conocen desde la antigüedad como así lo ponen de manifiesto algunas recetas prácticas encontradas en papiros de la cultura helenística (en Estocolmo y en Leiden). A pesar de que no se hacía ninguna interpretación de lo que ocurría en los procesos que se describen, en estas recetas sí se utilizaban el vinagre y los zumos de frutas como disolventes de ciertos metales, y se conocían algunas sales como la sal común, el carbonato de sodio, el sulfato de hierro, etc.

Ácidos.

Todos sabemos la cara que se nos pone cuando chupamos limón. Este feo gesto viene acompañado generalmente con la expresión “¡qué fuerte!” que es precisamente lo que significa ácido (del latín acidus, agrio, fuerte). Los ácidos forman un grupo natural que comparten un cierto número de propiedades. Son químicamente activos, y reaccionan con metales tales como el cinc, estaño o hierro, disolviéndolos y produciendo hidrógeno. Tienen sabor agrio (si se diluyen o rebajan suficiente como para probarlos con seguridad), provocan manchas y cambian los colores de un modo determinado, etc. (ver más propiedades)

Álcalis o bases.

Otro grupo de sustancias, opuestos a los ácido, son los álcalis, también químicamente activas, de sabor amargo, cambian el tono de los colores de modo opuesto el inducido por los ácidos, etc. (ver más propiedades).

Una base conocida desde el Antiguo Egipto es el natrón, una mezcla de sales de sodio, principalmente carbonato, aunque también contiene pequeñas cantidades de cloruro, sulfato y bicarbonato.

245px Natron 3 Las palabras de la ciencia (IV): Ácidos y bases (o álcalis).

Imagen 3: Natrón.

La palabra proviene del término NTR del Antiguo Egipto, que significa “divino” o “puro”, dando lugar a la palabra compuesta “sal divina”. El principal lugar de extracción de esta sal era la zona de Uadi el Natrun, en Egipto. La palabra fue empleada en las lenguas semíticas: en acadio nit (i) ru, en arameo nithra, en hebreo neter (para el carbonato de potasio). Posiblemente, a través de fenicio pasó al idioma griego como nitro, y al latín como nitrum. En árabe es natrón, palabra que se transmitió al idioma español. El término griego nitro y el latino nitrum se utilizaron para el salitre y la sosa, que no fueron reconocidos como sustancias diferentes.

El natrón era usado por los antiguos egipcios para conservar los cadáveres. Naturalmente, los egipcios desconocían que el tratamiento funcionaba porque el natrón deshidrataba los tejidos del fallecido impidiendo que las bacterias continuasen con el proceso de putrefacción. Igualmente,  ignoraban la razón por la cual, mezclada con grasa de animales, esta sal era capaz de producir algo parecido al jabón. Dado que el natrón era mucho más suave y eficaz que el barro, los hijos del Nilo más potentados comenzaron a usarlo con profusión para lavarse todo el cuerpo, incluyendo la dentadura. Lo mismo hacían, al igual que los fenicios, con algunas cenizas resultantes de quemar vegetales procedentes de las salinas que, al menos de lo tocante a la limpieza, parecían tener efectos parecidos a los del natrón.

Siglos más tarde, y dadas las enigmáticas características de esas sustancias, los alquimistas árabes dedicaron mucho tiempo a estudiarlas, comprobando que también eran útiles para neutralizar ácidos como el vinagre. Además, descubrieron que formaban una especie de jarabes muy corrosivos. Como todas parecían tener propiedades comunes, las bautizaron colectivamente con el nombre de al-qali, una expresión que significa “la ceniza”.

Durante cientos de años, la composición de los álcalis fue un completo misterio. Los químicos del siglo XVIII eran capaces de distinguir claramente dos de estos productos cáusticos, la soda y la sosa y la potasa ( del holandés potasch, “ceniza de pote”), sospechando que se trataban de óxidos metálicos pero sin saberlo con certeza. Sin embargo, el 6 de octubre de 1807 el gran químico británico Humphry Davy consiguió producir, mediante electrolisis de potasa, un nuevo metal el que denominó potasio (K) y, días más tarde, otro a partir de la sosa al que denominó sodio (Na). Ambos elementos eran hipereactivos, explotando literalmente en llamas en contacto con el agua al reaccionar violentamente con la misma y desprender hidrógeno, que realmente era lo que se inflamaba. Como procedían de los álcalis, se les bautizó como metales alcalinos.

¿Por qué se les denomina también bases?

Los álcalis se denominan también bases porque a partir de los ellos se pueden obtener diferentes compuestos, como el cloruro de sodio y sulfato de sodio, sobre la base del mismo compuesto, por ejemplo el hidróxido de sodio.

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Teorías ácido-base.

Lógicamente, los científicos no se paran en observar solamente las propiedades empíricas de ciertas sustancias y quieren saber la causa de su comportamiento. No es el propósito de este post profundizar en las distintas teorías ácido-base, por lo que las enunciaré a modo de esquema:

Teoría de Arrhenius (1887): gracias a su teoría de disociación electrolítica permitió dar una definición para ácidos y bases:

  • Ácido: Compuestos que en disolución acuosa se ionizan, liberando iones hirógeno (H+) al medio.
  • Base: Compuestos que en disolución acuosa liberan iones hidroxilos (OH-) al medio.

Esta teoría tenía limitaciones como:

  • Sólo es válida para disoluciones acuosas.
  • Las bases deben tener OH en su molécula, con lo que no explicaba el carácter básico de sustancias como el NH3 o Na2CO3.
  • Lo ácidos deben tener H en su molécula y al disociarse dar H+.

Teoría de Lewis (1923):

  • Ácido: sustancia capaz de aceptar un par de electrones de su entorno.
  • Base: sustancia capaz de ceder o donar un par de electrones de su entorno.

Esta teoría explica, por ejemplo, que el NH3 tenga carácter básico.

Teoría de Brönsted-Lowry (1923):

  • Ácido: aquella entidad que puede ceder o donar iones hidrógeno al medio en disolución (no necesariamente acuosa)
  • Base: aquella entidad que puede captar o aceptar iones hidrógeno del medio en disolución.

Éstas son las teoría ácido-base que se suelen estudiar a nivel elemental, aunque hay más. Como he dicho que este no es el propósito del blog podéis verlas aquí: otras teorías ácido-base.

¿Cómo distinguir un ácido de una base?

Afortunadamente para los químicos, hoy día no hay que probar una sustancia para saber si es ácida o básica, solamente tienen que medir su pH, es decir, la concentración de iones hidrógeno. Se puede usar un peachímetro o usar diferentes indicadores, que son sustancias que cambian de color dependiendo de la acidez o basicidad de la sustancia. Usando papel indicador podemos saberlo.

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Imagen 4: papel indicador.

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Imagen 5: Papel indicador sobre limón y jabón.

En la siguietnte imagen podemos observar la acidez o basicidad de algunas sustancias:

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Imagen 6: Valores de pH de algunas sustancias cotidianas.

Referencias:

  • Alejandro Navarro Yáñez. El Secreto De Prometeo Y Otras Historias Sobre La Tabla Periódica De Los Elementos.
  • Arias, F. V., Carrascal, M. R. M., & Bermejo, J. F. G. (1998). Cuestiones curiosas de química. Alianza Editorial.
  • Atkins, Peter William (2015) ¿Qué es la química? Alianza Editorial.
  • Asimov, I., Cruz, A., & Villena, M. I. (1975). Breve historia de la química. Alianza.
  • Jiménez Liso, M., & Torres, M. (2002). La neutralización ácido-base a debate. In Enseñanza de las Ciencias (Vol. 20, pp. 451-464).
  • Imagen 1: https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/a/ae/Essig-1.jpg/220px-Essig-1.jpg
  • Imagen 2: http://www.carritus.com/images/images_pms/93/28780993.png
  • Imagen 3: https://es.wikipedia.org/wiki/Natr%C3%B3n
  • Imagen 4: http://www.al-ambique.com/images/ph.jpg
  • Imagen 5: http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/upload/conteudo/papel-de-tornassol.jpg
  • Imagen 6: http://www.monografias.com/trabajos91/acidos-bases/image002.jpg

Este post participa en la LIV Edición del Carnaval de Química alojada en el blog siempreconciencia.blogspot.com.es

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