Equilibrio iónico
El agua es muy mala conductora de la corriente eléctrica, sin embargo, cuando se disuelve en ella una pequeña cantidad de sal, la solución sí conduce la corriente eléctrica.
Teoría de la disociación iónica
Esta teoría explicó la conducción de la corriente eléctrica en una solución; propuso que algunas sustancias disueltas en agua se disocian en iones, los cuales son responsables de la conducción de la corriente eléctrica.
Las sustancias que, disueltas en agua, conducen la corriente eléctrica se llaman electrolitos y las que no lo hacen, no electrolitos.
En los compuestos iónicos, el agua disocia o separa los iones que forman dichas sustancias. Si lo que se solubiliza en agua es un ácido, no están presentes iones, el agua ioniza la sustancia. Es decir, el agua es capaz de romper algunos de los enlaces covalentes de las moléculas para formar iones.
No todos los electrolitos conducen la corriente eléctrica con la misma intensidad. Un electrolito fuerte es aquel que se disocia total o casi totalmente y un electrolito débil es aquel que lo hace en forma parcial.
Acidez y basicidad
Otra de las propiedades de los ácidos es que sus soluciones acuosas conducen la corriente eléctrica, por lo tanto, deben existir iones en solución; además, en presencia de ciertos metales, muchos de ellos reaccionan liberando hidrógeno gaseoso (H2). Estas dos últimas propiedades permitieron suponer que en solución acuosa uno de los iones proveniente de los ácidos es el catión H+, cuyo nombre es hidrón, aunque se lo suele llamar protón.
Arrhenius definió a un ácido como la sustancia que en solución acuosa puede formar H+.
Existe otro grupo de sustancias cuyas soluciones acuosas son resbalosas al tacto, cambian el color de los pigmentos vegetales, conducen la corriente eléctrica y neutralizan las propiedades de los ácidos. A estas soluciones se las llama bases y sus soluciones acuosas poseen iones, ya que conducen la corriente eléctrica, siendo el ion común de todas ellas el anión hidróxido (OH–). Arrhenius definió las bases como compuestos que en solución acuosa producen hidróxido. A estas sustancias antiguamente se las llamaba álcalis.
Los hidróxidos, los ácidos y las sales son electrolitos.
Para determinar si una especie química es un ácido o una base se emplean indicadores, una tintura obtenida de un liquen que cambia de color en presencia de ácidos o bases.
Teoría de Brønsted-Lowry
Si bien la teoría de Arrhenius para clasificar a las sustancias en ácidos y bases fue un gran adelanto, no logró explicar satisfactoriamente el comportamiento de los ácidos y las bases en medios no acuosos.
Dos científicos realizaron una revolucionaria teoría ácido-base. En esta teoría se propone que un ácido es una sustancia o un ion capaz de donar un H+ y una base es una sustancia o un ion capaz de recibir un H+.
Cuando una molécula de agua acepta un H+ se convierte en el ion hidronio (H3O+).
Esta teoría amplía el concepto de ácido y de base, ya que con ella se puede definir el comportamiento ácido o básico, aunque la sustancia no se encuentre en un medio acuoso.
La autoionización del agua
El agua en presencia de un ácido se comporta como una base, ya que acepta el H+ donado por este; y en presencia de una base se comporta como un ácido, ya que es capaz de donar un H+ para que la base lo acepte.
Las sustancias anfóteras
Las sustancias que pueden actuar como ácidos y también como bases (dependiendo de las condiciones de la reacción) se llaman anfóteras.
La autoionización es poco favorecida en condiciones estándares, pero es la responsable de la presencia de iones H3O+ y OH– en agua pura.
La Kw se conoce habitualmente como constante del producto iónico del agua (1.00 * 10-14). Su valor depende de la temperatura. A medida que esta aumenta, aumenta también la Kw, es decir, se encuentra más ionizada.
El producto de la concentración debe ser constante, cuanto mayor es la concentración de uno, menor tiene que ser la del otro.
Las soluciones acuosas se pueden clasificar en:
- Si [H3O+] es mayor a [OH–]: la solución acuosa es ácida.
- Si [H3O+] es menor a [OH–]: la solución acuosa es básica.
- Si [H3O+] es igual a [OH–]: la solución acuosa es neutra.
Una medida de la acidez o de la basicidad de una solución
El químico danés Peter Sørensen propuso en 1909 utilizar una escala que tuviera en cuenta el número del exponente de la concentración [H3O+], que llamó escala de pH. En dicha escala, al valor de la concentración de [H3O+] se le aplica la función logaritmo decimal y a dicho número se lo cambia de signo.
El pH se calcula como: pH= -log [H3O+] o -log [H+].
Para los ácidos fuertes: la [H3O+] = [ÁCIDO]
Para los ácidos débiles: la [H3O+] se debe determinar de acuerdo a la ionización.
Número de oxidación: es la carga eléctrica que adquiriría un átomo si todas sus uniones fuesen iónicas.