Neutralización ácido-base

Una reacción de neutralización es una reacción entre un ácido y una base. Generalmente, en las reacciones acuosas ácido-base se forma agua y una sal, que es un compuesto iónico formado por un catión distinto del H⁺ y un anión distinto del OH^- u O^2-:

ácido  +  base  -->  sal  + agua

Todas las sales son electrólitos fuertes. La sustancia que se conoce como sal de mesa, NaCl, es un ejemplo familiar de una sal. Es el producto de la reacción ácido-base

HCl(ac)  +  NaOH(ac)  -->  NaCl(ac)  +  H2O(l)

Sin embargo, puesto que tanto el ácido como la base son electrólitos fuertes, están completamente ionizados en la disolución.  La ecuación iónica es:

H⁺(ac)  +  Cl^-(ac)  +  Na⁺(ac)  +  OH^-(ac)  -->  Na⁺(ac)  +  Cl^-(ac)  +  H2O(l)

Por tanto, la reacción se puede representar por la ecucación iónica neta

H⁺(ac)  +  OH^-(ac)  -->  H2O(l)

Tanto el Na⁺ como Cl^- el son iones espectadores.

Si en la reacción anteriore se hubiera iniciado con iguales cantidades molares del ácido y de la base, al final de la reacción únicamente se tendría una sal y no habría ácido o base remanente. Ésta es una característica de las reacciones de neutralización ácido-base.

Una indeseable reacción de precipitación

La piedra caliza ( CaCO3) y la dolomita ( CaCO3 .MgCO3), que se encuentran bastante extendidas en la superficie de la Tierra, a menudo penetran en los suministros de agua. El carbonato de calcio es insoluble en agua. Sin embargo, en presencia de dióxido de carbono disuelto (de la atmósfera), el carbonato de calcio se transforma en bicarbonato de calcio soluble, Ca(HCO3)2:

CaCO3(s)  +  CO2(ac)  +  H2O(l)  -->  Ca²⁺(ac)  +  2HCO3^-(ac)

donde HCO3^-; es el ión bicarbonato.

El agua que contiene iones Ca²⁺ y/o Mg²⁺  se conoce como agua dura y el agua que prácticamente está libre de estos iones recibe el nombre de agua blanda. El agua dura es inadecuada para algunos usos domésticos e industriales.

Cuando el agua que contiene iones Ca²⁺ y HCO3^-;se calienta o se hierve, se invierte la reacción de disolución para producir precipitado de CaCO3.

  Ca²⁺(ac)  +  2HCO3^-(ac)  -->  CaCO3(s)  +  CO2(ac)  +  H2O(l)

y el dióxido de carbono gaseoso es expulsado de la disolución:

CO2(ac)   -->   CO2(g)

El carbonato de calcio sólido asi formado es el componente principal de la incrustación que se acumula en los calentadores, calderas, tuberías y cafeteras. Esta gruesa capa de incrustación reduce la transferencia de calor y disminuye la eficiencia y durabilidad de calentadores, tuberías y utensillos. En las tuberías domésticas de agua caliente puede restringir o bloquear totalmente el flujo de agua. Para eliminar estos depósitos, los plomeros utilizan un método sencillo que consiste en introducir una pequeña cantidad de ácido clorhídrico, que reacciona con el CaCO3 y lo disuelve.

Propiedades generales de los ácidos y bases

Los ácidos son sustancias que se ionizan en agua para formar iones H⁺ y las bases como sustancias que se ionizan en agua para formar iones OH^-. El químico sueco Svante Arrhenius formuló estas definiciones a finales del siglo XIX para clasificar a las sustancias cuyas propiedades en disolución acuosa eran bien conocidas.

Ácidos

• Los ácidos tienen sabor agrio; por ejemplo el vinagre debe su sabor al ácido acético, y los limones y otros frutos cítricos contienen ácido cítrico.
• Los ácidos ocasionan cambios de color en los pigmentos vegetales; por ejemplo, cambian el color del papel tornasol de azul a rojo.
• Los ácidos reaccionan con algunos metales como el zinc, magnesio o hierro para producir hidrógeno gaseoso. Una reacción típica es la que sucede entre el ácido clorhídrico y el magnesio:

2HCl(ac)  +  Mg(s)  -->  MgCl2(ac)  +  H2(g)

•  Los ácidos reaccionan con los carbonatos y los bicarbonatos, como Na2CO3, CaCO3 y NaHCO3, para formar dióxido de carbono gaseoso. Por ejemplo:

2HCl(ac)  +  CaCO3(s)  -->  CaCl2(ac)  +  H2O(l)  +  CO2(g)

• Las soluciones acuosas de los ácidos conducen la electricidad 

Ionización del HCl en agua para formar el ion hidronio y el ion cloruro

Bases

• Las bases tienen sabor amargo
• Las bases se sienten resbaladizas; por ejemplo, los jabones que contienen bases muestran esta propiedad.
• Las bases producen cambios de color en los colorantes vegetales; por ejemplo, cambian el color del papel tornasol de color rojo a azul.
• Las disoluciones acuosas de las bases conducen la electricidad.