MATERIALES Y SUSTANCIAS Ácidos y bases I.E.S. Élaios Departamento de Física y Química Física y Química 4º ESO: guía interactiva para la resolución de

MATERIALES Y SUSTANCIAS

Ácidos y bases

I.E.S. ÉlaiosDepartamento de Física y Química

Física y Química 4º ESO: guía interactiva para la resolución de ejercicios

I.E.S. Élaios

Departamento de Física y Química

Índice

Ejercicio 1 Ejercicio 2 Ejercicio 3 Ejercicio 4 Ejercicio 5 Ejercicio 6 Ejercicio 7 Ejercicio 8 Ejercicio 9 Ejercicio 10

Ejercicio 11 Ejercicio 12 Ejercicio 13 Ejercicio 14 Ejercicio 15

Propiedades de ácidos y bases Escala de PH Neutralización

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Ayuda• Muchas de las disoluciones, que manejamos tanto en el laboratorio como en la casa o en la industria, pertenecen a una de dos grandes familias de la química: los ácidos y las bases (éstas denominadas también álcalis).• La pertenencia a un grupo a otro se decide por una serie de propiedades características y contrarias entre sí que se conocen desde hace siglos.

PROPIEDADES CARÁCTERÍSTICAS DE LOS ÁCIDOS Y DE LAS BASES

ÁCIDOS BASES

• Se disuelven en agua• Sabor agrio• Tacto punzante• Colorean de rojo el tornasol• Reaccionan con el cinc o el magnesio desprendiendo hidrógeno• Reaccionan con los carbonatos desprendiendo dióxido de carbono• Algunos son cáusticos (dañan la piel y los tejidos)• Conducen la corriente eléctrica en disolución• Reaccionan con las bases neutralizándolas

• Se disuelven en agua• Sabor amargo• Tacto untuoso• Colorean de azul el tornasol

• Algunas son caústicas (dañan la piel y los tejidos)• Conducen la corriente eléctrica en disolución• Reaccionan con los ácidos neutralizándolos

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Ayuda

• De una manera más general, un ácido es “la sustancia que en disolución acuosa cede iones hidrógeno (H+)” y una base “aquella sustancia que en disolución acuosa acepta iones hidrógeno (H+)”. Si consideramos los álcalis como los hidróxidos solubles, éstos se caracterizan por disociar en agua el ión hidróxido (OH-) .• No todos los ácidos tienen la misma fortaleza, y por tanto es diferente la acidez que presentanen disolución. Así hay ácidos muy fuertes (clorhídrico, sulfúrico) y otros débiles (acético, benzoico). Además, para cada ácido también influye la concentración en agua que presenta: cuanto mayor sea ésta más acidez mostrará. • Análogas consideraciones pueden hacerse respecto de las bases. Hay bases fuertes (hidróxido de sodio) y débiles (amoniaco), y además su basicidad dependerá de su concentración.• Todos estos factores pueden medirse a través de lo que se denomina pH. Es una escala logarítmica relacionada con la concentración de H+ que contiene una disolución, y por tanto con su carácter más o menos ácido o básico.

Valor de pH Disolución

pH<7 ácida

pH=7 neutra

pH>7 básica

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Escala de papel pH

Ayuda• El pH puede medirse mediante indicadores en disolución- algunos de ellos extraídos de plantas- que son sustancias que adoptan diferente color según el pH de la disolución en la que se hallan.

• Y también mediante papel indicador, que se utiliza añadiéndole una gota de la disolución a medir. El modo mas exacto de medir el pH es utilizar un pH-metro, aparato que mediante un sensor nos da una lectura directa del pH.

Indicador universal tomando diferentes colores según el pH

La col lombarda es un indicador ácido-base.

Rojo:muy ácidoAmarillo: muy básico

Midiendo con el pH-metro

Ácida

Neutra

Básica

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AyudaÁcidos más importantes

Nombre Fórmula Dónde se encuentra

Ác. ClorhídricoÁc. SulfúricoÁc. Nítrico

Ác. CarbónicoÁc. AcéticoÁc. FórmicoÁc. Cítrico

HClH2SO4

HNO3

H2CO3

C2O2H4

CO2H2

C6H8O7

En el estómago. Es el salfumánEn la lluvia ácida, baterías de coche

En la lluvia ácidaEn las bebidas carbónicas

En el vinagreEn las hormigas rojas

En los limones y naranjas

Bases más importantes

Nombre Fórmula Dónde se encuentra o cómo se utiliza

Hidróxido de sodioHidróxido de calcioÓxido de magnesioCarbonato de calcio

Hidrogenocarbonato de sodio

Amoníaco o(hidróxido de amonio)

NaOHCa(OH)2

MgOCaCO3

NaHCO3

NH3

(NH4OH)

Fabricación de jabonesNeutralización de suelos

AntiácidoNeutralización de aguas

Antiácido estomacal

Limpiador doméstico, en la industria, precursor de abonos y otros

productos nitrogenados

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Ayuda• Cuando se añade una base a un ácido o viceversa en las proporcionas adecuadas, las propiedades características de ambos desaparecen, por ello a esta reacción química se le denomina “neutralización”.

• El esquema típico de una reacción de neutralización es la que sucede entre cualquier ácido y un hidróxido:

HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq)+ H2O (l)ácido + base sal + agua

• Pero también hay otras bases que no son hidróxidos y pueden neutralizar a los ácidos: se trata de los óxidos metálicos:

MgO(s) + 2 HNO3 (aq) Mg(N03)2 (aq) + H2O (l)

• También son bases los carbonatos e hidrógenocarbonatos:

CaCO3(s) + 2 HCl(aq) CaCl2 (aq) + CO2(g) + H2O(l)NaHCO3(s)+ HCl(aq) NaCl(aq) + CO2(g) + H2O(l)

Una reacción de neutralización puede seguirse mediante el cambiode color que experimenta un indicador que ha sido previamente añadido a la mezcla.

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El vinagre, el zumo de limón y el yogur tienen sabor ácido ¿qué otras propiedades tendrán en común?

1

• Se disuelven en agua (el yogur menos debido a la grasa)• Sabor agrio• Tacto punzante (no perceptible pues son ácidos débiles y diluidos)• Colorean de rojo el tornasol• Reaccionan con el cinc o el magnesio desprendiendo hidrógeno(muy débilmente por la dilución)• Reaccionan con los carbonatos desprendiendo dióxido de carbono• Algunos son cáusticos (aquí no hay peligro por ser ácidos débiles y diluidos)• Conducen la corriente eléctrica en disolución• Reaccionan con las bases neutralizándolas

Si todos ellos son ácidos deberán tener en común todas las propiedades de los ácidos.Consulta la ayuda si no las recuerdas.

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¿Qué diferencias hay entre un ácido y un álcali?2

Recuerda las propiedades de ambos o consulta la ayuda.

PROPIEDADES CARÁCTERÍSTICAS DE LOS ÁCIDOS Y DE LAS BASES

ÁCIDOS BASES

• Se disuelven en agua• Sabor agrio• Tacto punzante• Colorean de rojo el tornasol• Reaccionan con el cinc o el magnesio desprendiendo hidrógeno• Reaccionan con los carbonatos desprendiendo dióxido de carbono• Algunos son cáusticos (dañan la piel y los tejidos)• Conducen la corriente eléctrica en disolución• Reaccionan con las bases neutralizándolas

• Se disuelven en agua• Sabor amargo• Tacto untuoso• Colorean de azul el tornasol

• Algunas son caústicas (dañan la piel y los tejidos)• Conducen la corriente eléctrica en disolución• Reaccionan con los ácidos neutralizándolos

Subraya las que sean diferentes

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Si tienes una disolución de hidróxido de sodio, otra de ácido sulfúrico y una col lombarda, ¿qué harías para saber si una disolución desconocida es un ácido o un álcali?3

Consulta la ayuda para ver cómo se comporta la col lombarda como indicador de ácidos y álcalis

Con el ácido sulfúrico

Con hidróxido de sodio

Con agua destilada

Sustancia desconocida

Ácido débil

Ácido fuerte

Álcalidébil

Álcali fuerte

Comparando el color que adquierela col en contacto con la sustanciadesconocida con los colores que

toma con las sustancias que previamente se han ensayado

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Contesta a las preguntas que vayan apareciendo en la pantalla.4

¿Por qué cambia el colordel té cuando se añade

limón?

¿Por qué el color de algunas flores depende

del tipo de tierra?

Relaciona tu respuesta con el comportamiento de algunos colorantes vegetales que aparecen en

la información.

El color dependerá del pH del suelo.Así las hortensias, en terrenos silíceos (ácidos), danflores azules, mientras que en terrenos calcáreos

(alcalinos) dan flores rosas.

Al añadir limón a la infusión de té, el pH de ésta disminuirá, es decir, se hará más ácido y los

colorantes del té cambian a una tonalidad más clara.

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Di qué ácidos esperas encontrar en los lugares que irán apareciendo en la pantalla. Intenta recordarlo sin recurrir a la ayuda.5

Ácido clorhídrico

Ácido sulfúrico

Ácido cítrico

Ácido acético

En el estómago

En la batería deun coche

En un vaso de zumo de naranja

En una botella de vinagre

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(b) Todos los productos químicos deben llevar un etiquetado con unos pictogramas que en todos los países signifiquen lo mismo y que adviertan de los riesgos de las sustancias y

de cómo deben manejarse con seguridad. En el caso de las sustancias corrosivas ,si quieres conocer el pictograma, haz clic después de leer este texto.

Muchos ácidos y bases, sobre todo cuando están concentrados, son cáusticos o corrosivos. (a) ¿Qué significa este término? (b) ¿Cómo podemos saber de antemano si una sustancia es corrosiva ? (c) ¿Cómo deberemos protegernos al utilizarla?6

(a) Significa que daña gravemente la piel o cualquier tejido al entrar en contacto con ellos.

(c) Puesto que el riesgo lo sufrimos cuando la sustancia corrosiva alcanza nuestro

cuerpo, habrá que protegerse principalmente los ojos, con unas gafas

de seguridad, la ropa, con una bata preferiblemente de tejido resistente a

la corrosión, y en muchos casos también usar guantes especiales.

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(a) ¿Qué ión contienen todos los ácidos en disolución acuosa?(b) ¿Qué ión contienen todos los álcalis en disolución acuosa?7

(a) Si no conoces la definición, recuerda todos los ácidos que has visto a lo largo del tema o consulta la información.

(a) Si no conoces la definición, recuerda todos los ácidos que has visto a lo largo del tema o consulta la información.

(b) Recuerda que identificamos los álcalis como los hidróxidos solubles.

(b) Recuerda que identificamos los álcalis como los hidróxidos solubles.

Se define como ácido a aquella sustancia que en disolución acuosa cede iones hidrógeno.La ecuación química que representa este comportamiento se puede escribir, si HA es un ácido: HA H+ + A- o, si se tiene en cuenta la participación del disolvente, el agua: HA(aq) + H2O H3O+(aq) + A-(aq). Así pues, el ión que contienen todos los ácidos en disolución acuosa es el H+ hidratado, que se escribe H3O+.

Se define como ácido a aquella sustancia que en disolución acuosa cede iones hidrógeno.La ecuación química que representa este comportamiento se puede escribir, si HA es un ácido: HA H+ + A- o, si se tiene en cuenta la participación del disolvente, el agua: HA(aq) + H2O H3O+(aq) + A-(aq). Así pues, el ión que contienen todos los ácidos en disolución acuosa es el H+ hidratado, que se escribe H3O+.

Se define como álcali aquella sustancia que en disolución acuosa, cede iones hidróxido.La ecuación química que representa este comportamiento se puede escribir, si BOH es un álcali: BOH B+ + OH-.

Se define como álcali aquella sustancia que en disolución acuosa, cede iones hidróxido.La ecuación química que representa este comportamiento se puede escribir, si BOH es un álcali: BOH B+ + OH-.

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Indica en cada caso el valor de pH en la escala propuesta y también si las sustancias son ácidos o bases o sustancias neutras:(a) superior a 9(b) aproximadamente 7(c) inferior a 5

8Puedes consultar la ayuda para relacionar la acidez o basicidad con los valores de pH

SustanciaClasificación

(ácido o base) Valor de pH

Vinagre

Agua de lluvia

Ácido sulfúricoconcentrado

Disolución de hidróxido de sodio

Agua de mar

Disolución de hidrógenocarbonato

de sodio

ácido

ácido

base

base

casi neutro

casi neutro

pH<5

pH=7 (aprox)

pH<5

pH>9

pH=7 (aprox)

pH>9

Es algo ácida porque se disuelve el CO2.

Es algo básica a causa de alguna de las sales

disueltas.

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El ácido bórico es un sólido blanco soluble en agua. Su disolución no colorea apreciablemente el papel indicador, que se queda amarillo, ni se observan burbujas al hacer reaccionar ácido bórico con cinc o con carbonato de calcio. ¿Qué experimentos podríamos hacer para demostrar que el ácido bórico es realmente un ácido?

La respuesta debe ir en función del instrumental de laboratorio del

que dispongamos.

Medida directa del pH con un pH-metro.

pH<7

Utilizar uno o dos indicadores

adecuados para la zona de pH entre 6-7.

El ácido bórico se muestra como un ácido débil. Su pH estará entre 6 y 7 por el resultado del papel

indicador.

Azul de bromotimolpH<6, amarillopH>7,6, azul

Deberá dar amarillo o verde.

Comprobar que neutraliza

a una base.

Añadir ácido bórico poco a poco a una base y

comprobar que el pH de ésta va disminuyendo

apreciablemente.

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Si hacemos burbujear dióxido de carbono gaseoso en el agua, ¿el pH de ésta aumentará o disminuirá? ¿Con qué tipo de sustancias corrientes relacionas este proceso?10El CO2 reacciona con el agua y se convierte en un ácido, piensa cuál es y escribe la ecuación

química que representa la reacción.

CO2(g) + H2O(l) H2CO3 (ac)

ácido carbónico

Al haberse obtenido un ácido, el pH del agua disminuirá.

¿Qué sustancias tienes en casa que puedan contener CO2 ?

Todas las bebidas con burbujas.

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¿Por qué es peligroso ingerir aspirinas con el estómago vacío? ¿Cómo puede protegerse el estómago de la acción de este medicamento, tan beneficioso por otros motivos?

El principio activo de la aspirina es el ácido acetil-salicílico, que puede dañar las paredes del estómago,

si no está diluido por haber ingerido alimentos, y produciruna úlcera gástrica al causar un pH demasiado bajo.

El principio activo de la aspirina es el ácido acetil-salicílico, que puede dañar las paredes del estómago,

si no está diluido por haber ingerido alimentos, y produciruna úlcera gástrica al causar un pH demasiado bajo.

Además de comer algo antes de tomar aspirinas, podemos neutralizar en parte el ácido con una base débil.La aspirina “efervescente”, contiene hidrógeno-

carbonato de sodio y, al disolverse en agua, neutraliza en parte el ácido acetil-salicílico.

Además de comer algo antes de tomar aspirinas, podemos neutralizar en parte el ácido con una base débil.La aspirina “efervescente”, contiene hidrógeno-

carbonato de sodio y, al disolverse en agua, neutraliza en parte el ácido acetil-salicílico.

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¿Por qué se usan ácidos débiles, como el acético o cítrico, para eliminar los residuos calcáreos de las resistencias eléctricas ?12

Resistencia de una lavadora, cubierta de carbonatos depositados por el agua.

Piensa y escribe la ecuación química que representala reacción de un carbonato con un ácido, ya sea ácido

clorhídrico (fuerte) o ácido acético (débil). Consulta en la información la fórmula de éste último.

Si el ácido es fuerte, ¿qué le ocurriría al acero de la resistencia?

Ácido reaccionado con un carbonato.Las burbujas de gas son debidas al CO2.

CaCO3(s) + 2 HCl (aq) CaCl2(aq) + CO2(g) + H2O(l)

CaCO3(s)+ 2 C2O2H4(aq) (C2O2H3)2Ca(aq) + CO2(g) + H2O(l)

Si el ácido es fuerte atacará al metal de la resistencia y la dejará inservible:

Fe(s) + 2 HCl(aq) FeCl2(aq) + H2(g)

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sulfuro de aluminio (ac) + agua (l)

Completa con palabras, escribe con fórmulas e iguala las reacciones de neutralización que irán apareciendo en pantalla.13

(b) ácido clorhídrico (ac) + hidróxido de calcio (ac)

(c) ácido sulfúrico (ac) + hidróxido de potasio (ac)

(d) ácido nítrico (ac) + hidróxido de hierro (III) (ac)

(e) ácido sulfhídrico (ac) + hidróxido de aluminio (ac)

(f) ácido clorhídrico (ac) + hidróxido de amonio (ac)

cloruro de calcio (ac) + agua (l)

nitrato de hierro (III) (ac) + agua (l)

sulfato de potasio (ac) + agua (l)

cloruro de amonio (ac) + agua (l)

(a) ácido fluorhídrico (ac) + hidróxido de sodio (ac) fluoruro de sodio (ac) + agua (l)

HF(ac) + NaOH(ac) NaF(ac) + H2O(l)

2 HCl(ac) + Ca(OH)2(ac) CaCl2(ac) + 2 H2O(l)

H2SO4(ac) + 2 KOH(ac) K2SO4(ac) + 2 H2O(l)

3 HNO3(ac) + Fe(OH)3(ac) Fe(NO)3(ac) + 3 H2O(l)

3 H2S(ac) + 2 Al(OH)3(ac) Al2S3(ac) + 6 H2O(l)

HCl(ac) + NH4OH(ac) NH4Cl(ac) + H2O(l)

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¿Qué ácido y qué base utilizarías como reactivos para obtener las sales que te irán apareciendo en la pantalla? Escribe las ecuaciones de neutralización correspondientes.14

cloruro de magnesio (ac) + agua (l)

2 HCl(ac) + Mg(OH)2(ac) MgCl2 (ac) + 2 H2O (l)

sulfato de calcio (s)

yoduro de potasio (ac)

nitrato de amonio (ac)

ácido clorhídrico (ac) + hidróxido de magnesio (ac)

+ agua (l)

H2SO4(ac) + Ca(OH)2(ac) CaSO4(ac) + 2 H2O (l)

ácido sulfúrico (ac) + hidróxido de calcio (ac)

+ agua (l)

HI(ac) + KOH(ac) KI(ac) + H2O(l)

ácido yodhídrico (ac) + hidróxido de potasio (ac)

+ agua (l)

HNO3(ac) + NH4OH(ac) NH4NO3(s) + H2O(l)

ácido nítrico (ac) + hidróxido de amonio (ac)

+ agua (l)

3 H2S(ac) + 2 Fe(OH)3(ac) Fe2S3(ac) + 6 H2O(l)

ácido sulfhídrico (ac) + hidróxido de hierro (III) (ac) sulfuro de hierro (III) (s)

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a) bacterias que se comen los dientesLa caries dental es causada por

b) partículas de comida que se quedan en la boca

c) bacterias que descomponen los azúcares de los restos de comida generando ácidos que atacan los dientes

El problema de la caries dental también tiene relación con los ácidos. A partir de la información que aparece en tu libro de texto, o de otras fuentes que puedas consultar, contesta al cuestionario que aparecerá en la pantalla, eligiendo la respuesta adecuada en cada caso.15

b) pH=5,5¿A partir de qué pH se daña el esmalte dental?

a) pH= 2

c) pH=4

Al cepillarnos los dientes no eliminamos a) placa dental

b) bacterias

c) sarro

El pH de la pasta dental debe serpH<7

pH>7

pH=7

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