¿Qué son los ácidos y las bases?
Los ácidos tienen sabor agrio (limón, tamarindo, vinagre) y vuelven rojo el tornasol azul. Las bases saben amargas y son jabonosas al tacto; vuelven azul el tornasol rojo. Nunca pruebes sustancias del laboratorio: estas propiedades las aprendemos solo con alimentos.
Ácidos y bases de todos los días
- Ácidos en la naturaleza: ácido cítrico (limón, naranja), ácido láctico (yogur), ácido acético (vinagre), ácido tartárico (tamarindo), ácido metanoico o fórmico (hormigas, abejas, ortiga), ácido oxálico (tomate).
- Ácidos minerales de laboratorio: ácido clorhídrico HCl, ácido sulfúrico H₂SO₄, ácido nítrico HNO₃.
- Bases: hidróxido de sodio NaOH, hidróxido de potasio KOH, hidróxido de calcio Ca(OH)₂ (agua de cal), hidróxido de magnesio Mg(OH)₂ (leche de magnesia), hidróxido de amonio NH₄OH.
Una base que se disuelve en agua se llama álcali (NaOH, KOH, Ca(OH)₂, NH₄OH). Todos los álcalis son bases, pero no todas las bases son álcalis: el óxido de cobre es una base que no se disuelve.
Indicadores: naturales, sintéticos y olfativos
Un indicador es una sustancia que cambia de color (o de olor) para decirnos si una disolución es ácida o básica.
| Indicador | En ácido | En base |
|---|---|---|
| Tornasol (de un liquen) | azul → rojo | rojo → azul |
| Fenolftaleína | incolora | rosa |
| Naranja de metilo | rojo | amarillo |
| Cúrcuma | sigue amarilla | marrón rojizo |
| Jugo de col lombarda | rojo/rosa | verde |
Indicadores olfativos
Algunas sustancias cambian su olor. La cebolla y el aceite de clavo pierden su olor en una base; la esencia de vainilla también lo pierde en una base, pero lo conserva en un ácido. Sirven para quienes no distinguen los colores.
Una mancha amarilla de curry con cúrcuma se vuelve marrón rojiza al lavarla con jabón, porque el jabón es básico. Si la lavas otra vez con agua sola, el amarillo vuelve poco a poco.
Propiedades químicas de los ácidos y las bases
1. Ácido + metal → sal + gas hidrógeno
Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂↑. Al acercar una astilla encendida, el gas se quema con un chasquido: esa es la prueba del hidrógeno.
2. Base + metal (solo algunos metales)
2NaOH + Zn → Na₂ZnO₂ (zincato de sodio) + H₂↑. No todos los metales hacen esto.
3. Ácido + carbonato / hidrogenocarbonato metálico → sal + agua + dióxido de carbono
Na₂CO₃ + 2HCl → 2NaCl + H₂O + CO₂↑ y NaHCO₃ + HCl → NaCl + H₂O + CO₂↑. El CO₂ enturbia el agua de cal (se forma CaCO₃); con demasiado CO₂ se aclara otra vez (se forma Ca(HCO₃)₂, que es soluble).
4. Ácido + base → sal + agua (neutralización)
NaOH + HCl → NaCl + H₂O. El calor que se desprende muestra que es exotérmica.
5. Ácido + óxido metálico → sal + agua
CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O. El óxido de cobre negro se disuelve y la disolución se vuelve azul verdosa. Por eso los óxidos metálicos son básicos.
6. Base + óxido no metálico → sal + agua
Ca(OH)₂ + CO₂ → CaCO₃ + H₂O. Por eso los óxidos no metálicos son ácidos.
¿Qué tienen en común todos los ácidos y todas las bases?
La glucosa y el alcohol también contienen hidrógeno, pero no son ácidos. La diferencia: un ácido libera iones H⁺ en agua. El H⁺ no puede estar solo, así que se une a una molécula de agua y forma el ion hidronio H₃O⁺: HCl + H₂O → H₃O⁺ + Cl⁻.
Una base libera iones OH⁻ en agua: NaOH → Na⁺ + OH⁻.
Prueba con un circuito: una bombilla se enciende cuando se pone HCl o H₂SO₄ diluido entre dos electrodos, pero no con una disolución de glucosa o de alcohol. Los iones llevan la corriente.
Por qué hace falta agua: el gas HCl seco no cambia el tornasol azul seco, pero el tornasol húmedo se pone rojo, porque los iones H⁺ solo se forman en agua.
Cómo diluir ácidos con seguridad
Mezclar un ácido o una base con agua desprende mucho calor. Añade siempre el ácido al agua, despacio y removiendo, nunca el agua al ácido: el calor puede salpicar la mezcla e incluso romper el vidrio.
La neutralización con iones
H⁺ + OH⁻ → H₂O. Los demás iones (Na⁺, Cl⁻) se quedan y forman la sal.
Fórmulas y definiciones clave
- Ácido en agua: HCl + H₂O → H₃O⁺ + Cl⁻
- Base en agua: NaOH → Na⁺ + OH⁻
- Ácido + metal → sal + H₂
- Ácido + carbonato/hidrogenocarbonato → sal + H₂O + CO₂
- Ácido + base → sal + agua (neutralización): H⁺ + OH⁻ → H₂O
- Óxido metálico + ácido → sal + agua (los óxidos metálicos son básicos)
- Óxido no metálico + base → sal + agua (los óxidos no metálicos son ácidos)
Ejemplos resueltos
1. Se echan gránulos de zinc en ácido sulfúrico diluido. ¿Qué gas se forma y cómo se comprueba?
Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂. El gas es hidrógeno. Acerca una astilla encendida a la boca del tubo: el gas se quema con un chasquido.
2. ¿Por qué el yogur o los encurtidos pierden sabor en un recipiente de latón o de cobre?
El yogur y los encurtidos contienen ácidos. Los ácidos reaccionan con metales como el cobre y el zinc (del latón) y forman sales dañinas y de mal sabor. Por eso se guardan en recipientes de vidrio, acero o cerámica.
3. El compuesto metálico A reacciona con HCl diluido y da un gas que enturbia el agua de cal. La disolución final contiene cloruro de calcio. Identifica A y escribe la ecuación.
El gas es CO₂, así que A es un carbonato; la sal es CaCl₂, así que el metal es calcio. A = CaCO₃. CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O + CO₂.
4. Una muestra de óxido de cobre es negra. Se le añade HCl diluido. ¿Qué ves y qué demuestra?
El polvo negro se disuelve y la disolución se vuelve azul verdosa (CuCl₂). CuO + 2HCl → CuCl₂ + H₂O. Como un óxido metálico reacciona con un ácido y da sal y agua, los óxidos metálicos son básicos.
5. ¿Por qué el gas HCl seco no pone rojo el tornasol azul seco?
El comportamiento ácido viene de los iones H⁺, y el HCl los libera solo en agua. Sin agua no hay iones H⁺, así que no hay cambio de color. El tornasol húmedo se pone rojo.
Errores comunes
- Decir que todo compuesto con hidrógeno es un ácido. La glucosa (C₆H₁₂O₆) y el alcohol tienen hidrógeno, pero no dan iones H⁺ en agua.
- Echar agua sobre ácido concentrado. Añade siempre el ácido despacio al agua, removiendo.
- Pensar que todas las bases son álcalis. Solo las bases que se disuelven en agua son álcalis.
- Escribir que la fenolftaleína se pone rosa en ácido. Es incolora en ácidos y en disoluciones neutras, y solo se pone rosa en bases.