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Pero, ¿cuál es la ciencia que hay detrás de todo esto? Nuestro estómago produce jugo gástrico, que contiene ácido clorhídrico que ayuda a digerir eficazmente los alimentos. Ingerir más alimentos de los necesarios hace que se produzca más jugo gástrico para digerir, lo que provoca un aumento de la cantidad de HCl en el estómago. Esto provoca acidez estomacal. Los antiácidos como la leche de magnesia (hidróxido de magnesio-Mg(OH)2) son de naturaleza básica que contrarrestan el efecto del ácido en el estómago neutralizándolo. Esta reacción química entre un ácido y una base se denomina neutralización .
En este artículo hablaremos de las reacciones de neutralización. Antes de eso, ¿puedes pensar en otras reacciones similares de tu vida cotidiana en las que intervengan ácidos y bases? Este artículo te ayudará a apreciar las reacciones de neutralización que te rodean.
- Examinaremos la definición de Neutralización.
- A continuación, veremos los productos que se producen en una reacción de neutralización.
- Después, veremos la ecuación química correspondiente a la reacción de neutralización.
- A continuación, veremos algunos ejemplos de reacciones de neutralización.
- Terminaremos hablando de los distintos tipos de reacciones de neutralización, en las que hablaremos de las potencias de los ácidos y las bases.
Definición de reacción de neutralización
Aquí repasaremos la definición de reacción de neutralización en contextos químicos.
¿En qué piensas cuando oyes"neutralizar" algo? Neutralizar algo suele significar llevarlo a un punto medio minimizando su efecto químico o biológico.
En esencia, las reacciones de neutralización tratan de las reacciones que tienen los ácidos y las bases. Cuando combinas una parte igual de cada uno, obtendrás una reacción de neutralización. Eso significa que (las dos sustancias químicas) se contrarrestarán mutuamente sus efectos. Esto se debe a que cada uno de los reactivos, un ácido y una base, proceden del lado opuesto de la escala de pH. Cuando ambas soluciones se entremezclan, sus pH s se anulan, lo que da lugar a la neutralización de la solución. El pH resultante depende de la fuerza del ácido y la base que hayan participado en la reacción.
Recuerda que la escala de pH va de 1 a 14, siendo los ácidos inferiores a 7 y las bases superiores a 7. El pH 7 se denomina punto neutro.
En resumen, puedes definir la reacción de neutralización como:
Una reacción de neutralización es un doble desplazamiento químico entre un ácido y una base para producir sal y agua.
Fig. 1: Potencias de los ácidos y las bases-escala de pH StudySmarter Originals
Hablaremos de los productos de la reacción de neutralización y de cómo se forman en el siguiente apartado.
Pero es importante recordar que lo más importante en las reacciones de neutralización es que requieren un ácido y una base. Esto es muy importante para la naturaleza de las reacciones de neutralización, ya que son las únicas reacciones de la química ácido-base en las que intervienen ácidos y bases.
Productos de las reacciones de neutralización
De la definición se desprende que la sal y el agua son los productos de una reacción de neutralización.
Podemos representar una reacción de neutralización como
\& BA + H_2O & Ácido+Base Sal+Agua fin.
Observa la ecuación anterior. ¿Comprendes cómo se forma el agua? ¿Qué sustancia ha aportado el ion hidrógeno (H^+) y qué sustancia ha aportado el oxígeno (OH^-?\)?
Estas preguntas se responderán en el siguiente apartado, donde aprenderemos a escribir la ecuación iónica de neutralización.
Es interesante observar que cuando un ácido se disuelve en agua, libera un protón - \(H^+\) que se combina con el agua para formar un ion hidronio \(H_3O^+\).
Consideremos el HCl( un ácido fuerte) y el NaOH(una base fuerte) para explicar este concepto de cómo se forma el ion hidronio a partir del HCl y qué ocurre cuando reacciona con el \(OH^-\).
\(HCl+H_2O\rightarrow H_3O_{(aq)}^++Cl_{(aq)}^-\)
\(NaOH_{(aq)}\rightarrow Na_{(aq)}^++OH_{(aq)}^-\)
\(H_3O^++OH^-\rightarrow 2H_2O\)
Sumando todas estas ecuaciones y anulando los iones comunes(De las dos moléculas de agua del lado derecho, sólo queda una, mientras que una se anula con la molécula de agua del lado izquierdo)
\(HCl+cancel {H_2O}+NaOH_(aq)}+cancel {H_3O^+}+cancel {OH^-}+cancel {H_3O_(aq)}^+}+Cl_(aq)}^-+Na_(aq)}++cancel {OH_(aq)}^-}+cancel {2H_2O})
Obtenemos
\(HCl+NaOH + + + + NaCl_{(aq)}+H_2O)
Además, eliminando los iones espectadores
\(H^+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++)
Por tanto, la ecuación iónica neta es:
\(H^++OH^-flecha derecha H_2O)
La ecuación iónica neta sigue siendo la misma, pero hay que recordar que los protones del ácido se combinan con el agua para formar agua protonada/ión hidronio.
Ecuación de la reacción de neutralización
En esta sección veremos cómo se unen químicamente un ácido y una base para neutralizarse mutuamente y producir sal y agua
Repasemos las ecuaciones moleculares generales de los ácidos y las bases:
\HA + BOH flecha derecha BA + H_2O flecha derecha & Ácido+Base flecha derecha Sal+Agua fin.
HA, el ácido contiene ión hidrógeno \(H^+\)- y anión \(A^-\). Del mismo modo, BOH es un álcali(una base soluble en agua) que tiene \(B^+\) catión y \(OH^-\) - iones hidróxido.
Para determinar qué sustancia contribuyó a qué ion de la molécula de agua. Desdoblemos las especies químicas de la ecuación anterior en sus iones correspondientes. La ecuación iónica total resultante es
\(H^+A^- + B^+ OH^-\rightarrow B^+A^- + H^+ OH^-\)
\(H^+\cancel A^- + \cancel B^+ OH^-flecha derecha \cancel B^+\cancel A^- + H_2O\)
Los iones \(A^-\) y los iones \(B^+\) se llaman iones espectadores porque aparecen igual a ambos lados de la ecuación. Por tanto, si los quitas de tu vista, podrás ver la ecuación iónica neta que es la siguiente:
Ecuación iónica neta
\(H^+ + OH^-\rightarrow H_2O\)
Ésta es la reacción que tiene lugar en casi todas las reacciones de neutralización entre el ácido y la base (ácido fuerte y una base fuerte).
Ahora podemos decir que los iones \(H^+) los aporta el ácido, mientras que los iones \(OH^-\) los aporta la base. La solución resultante es una solución neutra cuyo pH será 7 o se aproximará a 7, y esto depende de las potencias de los ácidos y las bases que hayan participado en la neutralización, como ya se ha comentado.
Recuerda de nuevo la definición de neutralización. Hemos dicho que se trata de una reacción química de doble desplazamiento. Aquí, los dos reactivos -ácido \(HA\) y base \(BOH\) intercambiaron sus iones para producir nuevos productos -sal y agua. Esto justifica que la neutralización sea una reacción de doble desplazamiento.
Fig. 2: La neutralización es una reacción de doble desplazamiento, Archana Tadimeti, StudySmarter Originals
Ejemplos de reacciones de neutralización
Aquí veremos algunos posibles ejemplos de reacciones de neutralización.
En primer lugar, repasaremos una reacción de neutralización muy básica, que produce un tipo común de sal de mesa.
Consideremos la reacción de neutralización entre el ácido clorhídrico (HCl) y el hidróxido sódico (NaOH).
\(HCl+NaOH\narrow NaCl+H_2O\)
En la reacción anterior, puedes ver cómo una base simple y un ácido producen una molécula de agua y otra de sal. Podemos escribir los iones de cada reactivo para ver cómo reaccionan entre sí los iones producidos:
\(NaOH en flecha derecha Na^++OH^-\)
\(HCl en flecha H^++Cl^-\)
Así podemos ver claramente cómo cada componente se une para formar el agua y la sal.
Recuerda que lo más importante para el equilibrio de esta reacción es que re componentes sean equimolares, lo que significa la misma cantidad de reactivos a la misma concentración.
El siguiente ejemplo que veremos trata de cómo se comportan otros tipos de ácidos, por ejemplo, los ácidos dipróticos (ácidos que dan dos iones hidrógeno), en las reacciones de neutralización.
En este ejemplo, examinaremos cómo se comportan el ácido sulfúrico (H2SO4) y el hidróxido sódico (NaOH) en una reacción de neutralización. He aquí la ecuación de reacción equilibrada
\(H_2SO_4+2NaOH\rightarrow 2H_2O+Na_2SO_4\)
El ácido sulfúrico-\(H_2SO_4\) es un ácido diprótico.
¿Puedes ver cómo cuando hay un ácido diprótico, es decir, cuando se produce más de 1 ion hidrógeno por molécula, la relación entre el ácido y la base no es 1:1? Esto se debe a que necesitas el doble de base para contrarrestar el ácido diprótico.
En situaciones como ésta, no necesitas una solución equimolar de ácido y base, sino un equilibrio estequiométrico entre los iones hidrógeno e hidróxido.
Tipos de reacciones de neutralización
Aquí repasaremos los tipos de reacciones de neutralización que se dan en química con más frecuencia.
Hay cuatro tipos de reacciones de neutralización, y todas están relacionadas con la fuerza de los ácidos y las bases.
Fuerza de los ácidos y las bases
¿Qué es la fuerza cuando hablamos de ácidos y bases?
La fuerza de un ácido o una base viene determinada por la disociación del compuesto en la solución.
Podemos definir un ácido fuerte o una base fuerte de la siguiente manera, basándonos en su grado/capacidad de disociación.
Un ácido fuerte o una base fuerte es una sustancia que se disocia/ioniza completamente en agua para producir los iones correspondientes.
Entonces, ¿qué significa exactamente? Tomemos por ejemplo el ácido clorhídrico HCl. Sabemos que en disolución se disocia completamente para formar iones cloruro (Cl-) e iones hidrógeno (H+). Esto se debe a su composición química y a su comportamiento parcialmente iónico. Podemos visualizar esta disociación con la siguiente fórmula:
$$ HCl\rightarrow H^++Cl^-$$
Observa que hemos utilizado una flecha unidireccional (\(\rightarrow\) ) en lugar de las medias flechas bidireccionales ( \(\rightleftharpoons \) ) .Esto indica que la reacción inversa es casi imposible y que la disociación es completa
Como el ácido clorhídrico se disocia completamente, lo denominamos ácido fuerte. Lo mismo puede aplicarse a las bases, donde una base fuerte es una base que se disocia completamente en disolución para dar un ion hidróxido y el catión resultante en disolución.
Pero, ¿qué significa que un ácido o una base sean débiles?
Un ácido débil o una base débil es una sustancia que no se disocia totalmente en sus iones correspondientes cuando se disuelve en agua, se denomina ácido débil o base débil.
Generalmente, describimos los ácidos orgánicos como ácidos débiles, mientras que la mayoría de los ácidos inorgánicos son fuertes.
Un ejemplo de ácido débil sería el ácido etanoico (ácido orgánico), a menudo denominado ácido acético (CH3COOH). Es un ácido doméstico (vinagre) muy común, y eso se debe a que es relativamente débil. En disolución, no se disocia completamente. Esto puede visualizarse mediante la siguiente ecuación:
$$CH_3COOH\rightleftharpoons H^++CH_3COO^- $$
¿Puedes ver el signo de equilibrio en la ecuación? Esto significa que el sistema existe en equilibrio entre los dos estados. El ácido no se disocia completamente en la disolución para dar iones de hidrógeno y el anión, sino que existe mayoritariamente como el compuesto completo. Lo mismo puede aplicarse a las bases.
Tipos de reacciones de neutralización
Como ya hemos dicho, existen cuatro tipos diferentes de reacciones de neutralización. Son las siguientes
- ácidofuerte y base fuerte.
- ácidodébil y base fuerte.
- ácidofuerte y base débil.
- ácidodébil y base débil.
Recuerda que mencionamos que elpH de la solución resultante se basa en la fuerza de los ácidos y las bases que participan en la reacción. En la siguiente tabla comprenderás ahora cómo afecta la naturaleza de los reactivos alpH de la solución resultante.
| Tipo de reacción de neutralización | Naturaleza de la solución resultante | Razón |
| Ácido fuerte frente a base fuerteHCl y NaOH | Neutral -pH = 7 |
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| Ácido fuerte frente a base débilHCl y NH4OH | Solución ligeramente ácidapH=3-6 |
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| Base fuerte frente a ácido débilNaOH y CH3COOH | Solución ligeramente básicapH = 8-11 |
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| Ácido débil frente a base débilCH3COOHy NH4OH | Depende de las propiedades químicas de los reactivos implicados. Sin embargo, en general, el equilibrio favorece permanecer en el LHS. |
|
En este artículo deberías haber comprendido bien qué son los ácidos y las bases, así como lo que ocurre cuando se juntan ambos: ¡una reacción de neutralización! La neutralización aparece en todas partes en la ciencia, y actualmente nos ayuda a luchar contra el cambio climático y las enfermedades médicas.
Reacciones de neutralización - Puntos clave
- Las reacciones de neutralización se producen entre un ácido y una base.
- Los productos son una sal y agua.
- La fórmula generalizada es Ácido + Base → Agua + Sal.
- La fuerza de los ácidos y las bases depende de su grado de disociación en las disoluciones.
- Hay 4 tipos de reacciones de neutralización, y no todas dan lugar a un pH neutro .
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