Introducción
Identicar los cambios químicos en la elaboración de la tinta invisible.
Un poco de información previa
¿Qué son ácidos y bases?
Los ácidos y bases son dos tipos de sustancias que de una manera sencilla se pueden caracterizar por las propiedades que manifiestan.
Desde hace miles de años se sabe que el vinagre, el jugo de limón y muchos otros alimentos tienen un sabor ácido. Sin embargo, no fue hasta hace unos cuantos cientos de años que se descubrió por qué estas cosas tenían un sabor ácido. El término ácido, en realidad, proviene del término Latino acere, que quiere decir ácido. Anque hay muchas diferentes definiciones de los ácidos y las bases, en esta lección introduciremmos los fundamentos de la química de los ácidos y las bases.Una reacción ácido-base o reacción de neutralización es una reacción química que ocurre entre un ácido y una base obteniendo como productos una sal y agua. Existen varios conceptos que proporcionan definiciones alternativas para los mecanismos de reacción involucrados en estas reacciones, y su aplicación en problemas en disolución relacionados con ellas.
A pesar de las diferencias en las definiciones, su importancia se pone de manifiesto como los diferentes métodos de análisis cuando se aplica a reacciones ácido-base de especies gaseosas o líquidas, o cuando el carácter ácido o básico puede ser algo menos evidente. El primero de estos conceptos científicos de ácidos y bases fue proporcionado por el químico francés Antoine Lavoisier, alrededor de 1776.
Una definición más general fue propuesta en 1923 por Johannes Brönsted y Thomas Lowry quienes enunciaron que una sustancia ácida es aquella que puede donar H+, exactamente igual a la definición de Arrhenius; pero a diferencia de éste, definieron a una base como una sustancia que puede aceptar protones.
Una definición más general sobre ácidos y bases fue propuesta por Gilbert Lewis quien describió que un ácido es una sustancia que puede aceptar un par de electrones y una base es aquella que puede donar ese par.
Nota de Seguridad: NO PRUEBES ningún ácido o base a no ser que tengas la absoluta certeza de que es inocuo. Algunos ácidos pueden producir quemaduras muy graves. Es peligroso incluso comprobar el tacto jabonoso de algunas bases. Pueden producir quemaduras.
Ácidos | Bases |
Tienen sabor agrio (limón, vinagre, etc). | Tiene sabor cáustico o amargo (a lejía) |
En disolución acuosa enrojecen la tintura o papel de tornasol | En disolución acuosa azulean el papel o tintura de tornasol |
Decoloran la fenolftaleína enrojecida por las bases | Enrojecen la disolución alcohólica de la fenolftaleína |
Producen efervescencia con el carbonato de calcio (mármol) | Producen una sensación untuosa al tacto |
Reaccionan con algunos metales (como el cinc, hierro,…), desprendiendo hidrógeno | Precipitan sustancias disueltas por ácidos |
Neutralizan la acción de las bases | Neutralizan la acción de los ácidos |
En disolución acuosa dejan pasar la corriente eléctrica, experimentando ellos, al mismo tiempo una descomposición química | En disolución acuosa dejan pasar la corriente eléctrica, experimentando ellas, al mismo tiempo, una descomposición química |
Concentrados destruyen los tejidos biológicos vivos (son corrosivos para la piel) | Suaves al tacto pero corrosivos con la piel (destruyen los tejidos vivos) |
Enrojecen ciertos colorantes vegetales | Dan color azul a ciertos colorantes vegetales |
Disuelven sustancias | Disuelven grasas y el azufre |
Pierden sus propiedades al reaccionar con bases | Pierden sus propiedades al reaccionar con ácidos |
| Se usan en la fabricación de jabones a partir de grasas y aceites |
Ácidos Orgánicos
Los ácidos orgánicos son un grupo de sustancias generalmente no se disuelven en agua sino en disolventes orgánicos. Reaccionan con ciertos metales desprendiendo hidrógeno. Aunque en su molécula existen varios hidrógenos, solo son capaces de ceder los que se encuentran unidos en un grupo OH ( del carboxilo R-COOH, del sulfónico R-SO3 H o de los fenoles R- OH). A continuación se describen algunos pares ácido-base:
En la tabla que sigue aparecen algunos ácidos y bases corrientes :
¿Qué es el pH?
Los químicos usan el pH para indicar de forma precisa la acidez o basicidad de una sustancia. Normalmente oscila entre los valores de 0 (más ácido) y 14 (más básico). En la tabla siguiente aparece el valor del pH para algunas sustancias comunes.
Un indicador de pH es una sustancia que permite medir el pH de un medio. Habitualmente, se utilizan como indicador de las sustancias químicas que cambian su color al cambiar el pH de la disolución. El cambio de color se debe a un cambio estructural inducido por laprotonación o desprotonación de la especie. Los indicadores Ácido-base tienen un intervalo de viraje de unas dos unidades de pH, en la que cambian la disolución en la que se encuentran de un color a otro, o de una disolución incolora, a una coloreada.
Los más conocidos son el naranja de metilo, que vira en el intervalo de pH 3,1 – 4,4, de color rojo a naranja, y la fenolftaleína, que vira desde un pH 8 hasta un pH 10, transformando disoluciones incoloras en disoluciones con colores rosados / violetas. Además se pueden usar indicadores caseros como la disolución resultante de hervir con agua col lombarda (repollo colorado), pétalos de rosa roja, raíces de cúrcuma a partir de las cuales se obtiene curcumina, y otros(entre los cuales podemos destacar a la col morada y la piel de ciruela, que son usadas por algunas culturas indígenas).
¿Qué es un indicador ?
Los indicadores son colorantes orgánicos, que cambian de color según estén en presencia de una sustancia ácida, o básica.
Fabricación casera de un indicador
Las lombardas, parecidas a repollos y de color violeta, contienen en sus hojas un indicador que pertenece a un tipo de sustancias orgánicas denominadas antocianinas.Para extraerlo :
Corta unas hojas de lombarda (cuanto más oscuras mejor)
Cuécelas en un recipiente con un poco de agua durante al menos 10 minutos
Retira el recipiente del fuego y dejarlo enfriar
Filtra el líquido (Se puede hacer con un trozo de tela vieja)
Ya tienes el indicador (El líquido filtrado)
Las características del indicador obtenido son :
Test de respiración (para gastar una broma)
Dale a alguien un vaso que contiene un poco de agua con extracto de lombarda y unas gotas de amoniaco casero y pídele que sople a través de una pajita de refresco. Puedes presentarlo como un test de alcohol, mal aliento, etc. La disolución pasará de color verde esmeralda a azul oscuro. Si ahora le añades vinagre, la disolución adquirirá un color rojo. Al soplar expulsamos dióxido de carbono (CO2) que en contacto con el agua forma ácido carbónico (H2CO3). Este ácido formado, neutraliza el amoníaco que contiene la disolución. Al añadir vinagre la solución adquiere un pH ácido
Cómo generar lluvia ácida
Impregna una tira de papel de cocina en una disolución del extracto de lombarda. Acerca una cerilla inmediatamente después de encenderla. Se observa que aparece un punto rojo (ácido) en la tira de papel.
¿A qué se debe ? ¿Puede ser debido al dióxido de carbono (CO2) generado en la combustión ? No, la disolución formada (ácido carbónico) no es suficientemente ácida como para producir el color rojo. (Se puede comprobar repitiendo el experimento pero dejando arder la cerilla un poco antes de acercarla al papel). La causa de la aparición del color rojo está en el dióxido de azufre (SO2) que se forma cuando la cerilla se inflama. Esto se debe a la presencia de azufre (S) añadido, entre otros productos, a la cabeza de la cerilla, para favorecer la ignición.
El dióxido de azufre en contacto con el agua presente en la tira de papel formaácido sulfuroso (H2SO3) que es más ácido que el ácido carbónico. En la combustión de algunos derivados del petróleo se produce dióxido de azufre que pasa a la atmósfera. Al llover y entrar en contacto con el agua, se forma el ácido sulfuroso , uno de los responsables de la lluvia ácida.
Autor:
Saúl Everardo Alemán González