Introducción

Los ácido,Ms y las bases son conceptos con los que hemos trabajado ampliamente a lo largo de nuestros cursos química, ya que estos dos conceptos han sido de los más importantes en el desarrollo de la química. Durante está práctica trabajaremos con los conceptos de ácidos y bases duros y blandos, es decir la cualidad de deformar su nube de electrones de forma fácil o difícil.

Objetivo.

Aprender como se clasifican los ácidos y bases duros, blandos o intermedios.

Hipótesis

Durante está práctica se espera que las sustancias con una mayor electronegatividad formen ácidos duros mientras que las intermedias formen ácidos o bases blandas mientras que las que tengan un mayor número de oxígenos formen bases duras.

Antecedentes

Un ácido es considerado tradicionalmente como cualquier compuesto químico que, cuando se disuelve en agua, produce una solución con una actividad de catión hidronio mayor que el agua pura, esto es, un pH menor que 7. Esto se aproxima a la definición moderna de Johannes Nicolaus Brønsted y Martin Lowry, quienes definieron independientemente un ácido como un compuesto que dona un catión hidrógeno (H+) a otro compuesto (denominado base). Algunos ejemplos comunes incluyen al ácido acético (en el vinagre), y el ácido sulfúrico (usado en baterías de automóvil). Los sistemas ácido/base son diferentes de las reacciones redox en que no hay un cambio en el estado de oxidación. Los ácidos pueden existir en forma de sólidos, líquidos o gases, dependiendo de la temperatura. También pueden existir como sustancias puras o en solución. Las sustancias químicas que tienen la propiedad de un ácido se les denomina ácidas.

Una base es, en primera aproximación (según Arrhenius), cualquier sustancia que en disolución acuosa aporta iones OH− al medio. Un ejemplo claro es el hidróxido potásico, de fórmula KOH:

KOH → OH− + K+ (en disolución acuosa)

Los conceptos de base y ácido son contrapuestos. Para medir la basicidad de un medio acuoso se utiliza el concepto de pOH, que se complementa con el de pH, de forma tal que pH + pOH = pKw, (Kw en CNPT es igual a 10−14). Por este motivo, está generalizado el uso de pH tanto para ácidos como para bases.

La teoría ácido-base duro-blando, también conocida como teoría ABDB, concepto ácido-base de Pearson, teoría HSAB (por sus siglas en inglés) es un modelo ampliamente utilizado en química para explicar la estabilidad de los compuestos y mecanismos de reacción. Esta teoría asigna los términos 'duro' o 'blando', y 'ácido' o ''base' a las especies químicas. Se aplica el término 'duro' a aquellas especies que son pequeñas, tienen estado de oxidación o carga alta

(el criterio de carga se aplica principalmente a los ácidos, aunque también en menor grado a las bases), y son débilmente polarizables. Se aplica el término 'blando' a aquellas especies que son grandes, tienen estado de oxidación o carga pequeña, y son fuertemente polarizables.

Esta teoría es usada en contextos donde una descripción cualitativa, más que cuantitativa, ayudaría a entender los factores predominantes que controlan las propiedades químicas y reacciones. Esto es especialmente así en la química de metales de transición, donde se han hecho numerosos experimentos para determinar el ordenamiento relativo de los ligandos y los metales de transición, en términos de su dureza y blandura.

La teoría ABDB es también muy útil en predecir los productos de las reacciones de metátesis. Recientemente se ha visto que incluso la sensibilidad y desempeño de los materiales explosivos puede ser explicada a partir de la teoría ABDB.

La esencia de esta teoría es que los ácidos blandos reaccionan más rápido y forman enlaces más fuertes con bases blandas, mientras que los ácidos duros reaccionan más rápido y forman enlaces más fuertes con bases duras, siendo iguales todos los otros factores.7 La clasificación en el trabajo original estaba basada en las constantes de equilibrio para las reacciones de dos bases de Lewis compitiendo por un ácido de Lewis.

Los ácidos duros y bases duras tienden a tener:

• radio iónico/atómico pequeños

• estado de oxidación alto

• polarizabilidad baja

• electronegatividad alta

• HOMO de baja energía, en el caso de las bases, y LUMO de alta energía, en el caso de los ácidos.7

Algunos ejemplos de ácidos duros son: H+, cationes alcalinos, Ti4+, Cr3+, Cr6+, BF3. Algunos ejemplos de bases duras son: OH–, F–, Cl–, NH3, CH3COO–, CO32–. La afinidad de los ácidos duros y bases duras unos para otros es principalmente de naturaleza iónica.

Los ácidos blandos y bases blandas tienden a tener:

• radio iónio/atómico grande

• estado de oxidación bajo o cero

• polarizabilidad alta

• electronegatividad baja

• HOMO de alta energía, en el caso de las bases, y LUMO de baja energía, en el caso de los ácidos.7

Algunos ejemplos de ácidos blandos son: CH3Hg+, Pt2+, Pd2+, Ag+, Au+, Hg2+, Hg22+, Cd2+, BH3. Algunos ejemplos de bases blandas son: H–, R3P, SCN–, I–. La afinidad de los ácidos blandos y bases blandas unos para otros es principalmente de naturaleza covalente.

Desarrollo experimental

1.-Colocar 1 mL de las disoluciones de los cationes de prueba en diferentes tubos de ensaye y, a cada uno, añadir 1 mL de la disolución de F-. 2.-Repetir la operación, sólo que en esta ocasión adicionando I-.

3.- Para corroborar el comportamiento de algunos de estos ácidos frente a una base, el S2-.

En un tubo de ensaye añadir 1 mL de las disoluciones de los siguientes cationes: Mg2+, Ni2+ , Pb2+, Ag+ y Hg2+,cada una en su tubo. Agregar 1 mL de disolución de sulfuro de sodio a cada una. Medir el pH de sulfuro de sodio. Tomar otros 5 tubos de ensaye y agregar 1mL de las mismas disoluciones pero esta vez añadir NaOH en vez de sulfuro de sodio.