TEORIAS SOBRE LOS ACIDOS Y BASES.
TEORÍA DE SVANTE ARRHENIUS
ACIDO: sustancia que en disolucion acuosa produce iones H+1.
BASE: Sustancia que en disolucion acuosa produce iones OH-1.
NOTA: La teoria de arrhenius no incluia las bases que no contienen OH como amoniaco.
¿QUIEN FUE?
Svante August Arrhenius
(Uppsala, 1859 - Estocolmo, 1927) Físico y químico sueco. Perteneciente a una familia de granjeros, su padre fue administrador y agrimensor de una explotación agrícola. Cursó sus estudios en la Universidad de Uppsala, donde se doctoró en 1884 con una tesis que versaba sobre la conducción eléctrica de las disoluciones electrolíticas, en la que expuso el germen de su teoría según la cual las moléculas de los electrólitos se disocian en dos o más iones, y que la fuerza de un ácido o una base está en relación directa con su capacidad de disociación.
Svante August Arrhenius
Esta teoría fue fuertemente criticada por sus profesores y compañeros, quienes concedieron a su trabajo la mínima calificación posible. Sin embargo, los grandes popes de la química extranjera, como Wilhelm Ostwald, Ludwig Boltzmann y J. H. Van't Hoff, apreciaron justamente su teoría y le ofrecieron su apoyo y algún que otro contrato, con lo que su prestigio fue creciendo en su propio país.
La elaboración total de su teoría le supondría cinco años de estudios, durante los cuales sus compañeros fueron aceptando los resultados. Entretanto, desde 1884, Arrhenius ejerció como profesor de física en la Universidad de Uppsala y, a partir de 1891, en el Real Instituto de Tecnología de Estocolmo; posteriormente fue rector de la Universidad de Estocolmo. A pesar de haber recibido varias ofertas de diferentes países, prefirió seguir en la capital sueca, donde prosiguió sus estudios, llegando incluso a formular (de forma independiente de Ostwald) nuevas definiciones de ácido y base.
Con la concesión del premio Nobel de Química en 1903 obtuvo también una mayor consideración en su patria: en 1905 fue nombrado director del Instituto Nobel de Química Física, creado ex profeso para él y que muy pronto se convirtió en un centro de investigaciones de importancia mundial. Durante una temporada que pasó en la Universidad de California se dedicó a la inmunoquímica y publicó la obra Inmunochemistry (1907).
Gran hombre de ciencia, los trabajos de Svante August Arrhenius abarcaron campos muy dispares. Sus investigaciones sobre la influencia de la temperatura en las reacciones químicas le llevaron a establecer la ecuación que lleva su nombre. Por su trabajo en la ionización de los electrólitos, que permitió interpretar las leyes físicas de la electrólisis, le fue concedida en 1902 la prestigiosa medalla Davy de la Royal Society de Londres; además del premio Nobel de Química en 1903, recibió en 1911 la medalla Gibbs de los Estados Unidos. Se le debe asimismo la primera constatación del efecto invernadero (aumento de la temperatura de la atmósfera debido al aumento en la concentración de dióxido de carbono), fenómeno causante del calentamiento global que actualmente amenaza la estabilidad climática de nuestro planeta.
Arrhenius también se ocupó de cosmogonía en obras como Lehrbuch der kosmischen Physik (1900); entre sus aportaciones destacan una teoría sobre la formación de los cometas basada en la presión de la radiación y una teoría cosmogónica que explicaba la evolución de los astros. Se interesó además muy vivamente por el problema del origen de la vida, que consideraba una característica universal y no sólo propia de la Tierra. En su libro Erde und Weltall(1926), recopilación de obras precedentes, formuló una hipótesis (llamada de la "panspermia") según la cual los gérmenes de la vida están extendidos por todo el universo, pero sólo se desarrollan cuando encuentran las condiciones adecuadas. Esta teoría fue recogida años más tarde por numerosos científicos, entre los cuales se cuentan Fred Hoyle y Francis Crick.
Teoría ácido-base de Brønsted-Lowry
ÁCIDO: Especie química que dona protones.
BASE: Especie química que acepta un proton.
NOTA: Determina la acides y la basicidad de compuesto dados , e manera cualitativa (colorimetria) y cuantitativa.
En química, la teoría de Brönsted-Lowry es una teoría ácido-base, propuesta independientemente por el danés Johannes Nicolaus Brønsted y el británico Thomas Martin Lowry en 1923.12
Según esta teoría, los ácidos son sustancias capaces de donar un protón (H+), mientras que las bases son capaces de aceptarlos.
Propiedades de los ácidos y las bases[editar]
- ácido + base
base conjugada + ácido conjugado.
La base conjugada es el ion o molécula que queda después de que el ácido ha perdido un protón, y el ácido conjugado es la especie formada de la base al aceptar el protón. La reacción puede proceder en cualquier dirección hacia la derecha o la izquierda, según el equilibrio químico. En cada caso, el ácido dona un protón a la base y el ácido conjugado lo hace a la base conjugada.
El agua es anfótera y puede actuar como un ácido o como base. En la reacción entre el ácido acético, CH3CO2H, y el agua, H2O, el agua actúa como una base.
- CH3COOH + H2O CH3COO− + H3O+
El ion acetato, CH3CO2-, es la base conjugada del ácido acético. El ion hidronio, H3O+, es el ácido conjugado del agua.
El agua también puede actuar como un ácido frente a especies básicas. Un ejemplo es el amoniaco:
- H2O + NH3 OH- + NH4+
El agua, ácido, se convierte en el ion hidróxido, su base conjugada. El amoniaco se convierte en amonio, su ácido conjugado.
Se considera que los ácidos fuertes se disocian completamente. Por otro lado, los ácidos débiles se disocian de forma parcial. La constante de disociación ácida, Ka, mide el grado de disociación.
La definición de Brønsted–Lowry es más amplia que la de Arrhenius, lo cual le permite clasificar más sustancias: compuestos orgánicos del tipo carboxílico, aminas, y compuestos inorgánicos, como son ácidos inorgánicos, sales ácidas, etc.
Una base de Lewis, que se define como un donante de par de electrones, puede actuar como una base de Bronsted-Lowry ya que el par de electrones pueden ser donados a un protón. Esto significa que el concepto de Brönsted-Lowry no se limita a las soluciones acuosas. Cualquier donante disolvente S puede actuar como un aceptor de protones.
- AH + S: A− + SH+
Los disolventes típicos donantes utilizados en la química ácido-base, tales como dimetilsulfóxido o amoniaco líquido tienen un átomo de oxígeno o nitrógeno con un par solitario de electrones que se pueden utilizar para formar un enlace con un protón.
Acidez de Brønsted de algunos ácidos de Lewis[editar]
Algunos ácidos de Lewis, que se define como aceptores de pares de electrones, también actúan como ácidos de Bronsted-Lowry. Por ejemplo, el ion de aluminio, Al 3 + puede aceptar pares de electrones de las moléculas de agua, como en la reacción
- Al3+ + 6 H2O → Al(H2O)63+
El ion aqua formado es un débil ácido Brønsted-Lowry.
La reacción global se describe como hidrólisis ácida del ion aluminio.
Sin embargo no todos los ácidos de Lewis generan acidez Brønsted-Lowry. El ion magnesio reacciona de manera similar a un ácido de Lewis con seis moléculas de agua
- Mg2+ + 6 H2O → Mg(H2O)62+
pero muy pocos protones aquí se intercambian ya que la acidez de Brönsted-Lowry del ion aqua es insignificante (Ka = 3.0 × 10-12).3
El ácido bórico también sirve de ejemplo de la utilidad del concepto de Brönsted-Lowry para un ácido que no se disocia, pero que efectivamente dona un protón a la base, el agua. La reacción es
- B(OH)3 + 2 H2O B(OH)4− + H3O+
Aquí el ácido bórico actúa como un ácido de Lewis y acepta un par de electrones desde el oxígeno de una molécula de agua. La molécula de agua a su vez dona un protón a una segunda molécula de agua y, por lo tanto, actúa como un ácido de Brønsted.
TEORÍA DE GILBERT LEWIS
ÁCIDO: Una especie ( átomo, ion o moléculas) que es un aceptar de pares de electrones.
BASE: Una especie que es un dador de electrones.
Gilbert Newton Lewis (Weymouth, Massachusetts, 23 de octubre de 1875 - Berkeley, 23 de marzo de 1946)1 fue un fisicoquímico estadounidense, famoso por su trabajo sobre la denominada "Estructura de Lewis" o "diagramas de punto". También es recordado por idear el concepto de enlace covalente y por acuñar el término fotón.
Semblanza
Lewis tuvo una educación hogareña hasta los 10 años de edad, asistiendo a la escuela pública hasta cumplir los 14, momento en el que ingresó en la Universidad de Nebraska para, tres años más tarde, comenzar a estudiar en la Universidad de Harvard donde mostró interés por la economía, aunque se concentró en la química, obteniendo su bachillerato en 1896 y su doctorado en 1898. Desarrolló un intenso trabajo en cuestiones relativas principalmente a esta disciplina, publicando numerosos artículos con los resultados de sus investigaciones.
Murió a los 70 años de un ataque cardíaco mientras se encontraba trabajando en su laboratorio en Berkeley. Se le debe el estudio de los electrones periféricos de los átomos, del que dedujo, en 1916, una interpretación de la covalencia; propuso, en 1926, el nombre de fotón para el cuanto de energía electromagnética.
Actividad profesional
Tras de obtener su Ph.D. (Doctorado) permaneció como instructor durante un año antes de viajar con una beca, estudiando con el fisicoquímico Wilhelm Ostwald en Leipzig y con Walter Nernst en Gotinga. Retornó a Harvard donde permaneció tres años más, y en 1904 abandonó la universidad para ocupar el cargo de superintendente de pesos y medidas en la Oficina de Ciencia de las Islas Filipinas, en Manila.
Al año siguiente retornó a Cambridge, cuando el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) le propuso unirse a un grupo dedicado a la fisicoquímica dirigido por Arthur Amos Noyes. En 1907 pasó a desempeñar el cargo de profesor asistente, en 1908 como profesor adjunto y en 1911 como profesor titular. En 1912 dejó el MIT para trabajar como profesor de fisicoquímica y Decano del Colegio de Química en la Universidad de California
En 1908 publicó el primero de varios artículos sobre la Teoría de la relatividad, en el que dedujo la relación masa-energía por un camino distinto que Einstein.
En 1916 formuló el modelo del átomo cúbico, y la idea de que un enlace covalente consiste en un par de electrones compartidos y creó el término molécula impar cuando un electrón no es compartido. Sus ideas fueron desarrolladas por Irving Langmuir y sirvieron de inspiración para los estudios de Linus Pauling.
Además, en ese año enunció la importante regla del octeto.
En 1919, estudiando las propiedades magnéticas de soluciones de oxígeno en nitrógeno líquido, encontró que se había formado una molécula de O4. Esta fue la primera evidencia del oxígeno tetraatómico.
En 1923, formuló la teoría del par electrónico para las reacciones ácido - base, permitiendo distinguir los ácidos y bases de Lewis.
Gracias al trabajo de Willard Gibbs se sabía que las reacciones químicas tienden a un equilibrio determinado por la energía libre de las sustancias intervinientes. Lewis dedicó 25 años a determinar la energía libre de varias sustancias y en 1923 él y Merle Randall publicaron los resultados del estudio y formalizaron la química termodinámica.
Lewis fue el primero en producir una muestra pura de óxido de deuterio (agua pesada) en 1933. Acelerando deuterones en el ciclotrón de Ernest Lawrence pudo estudiar muchas de las propiedades de los nucleones.
En los últimos años de su vida probó que la fosforescencia de las moléculas orgánicas obedece al estado de un triplete excitado y midió sus propiedades magnéticas.
Publicó numerosos artículos sobre temas muy variados, desde los cuantos de luz hasta la economía de la estabilización de precios.
Aunque fue nominado 41 veces,2 Lewis nunca ganó el Premio Nobel de Química. El 23 de marzo de 1946, Lewis fue encontrado muerto en su laboratorio de Berkeley donde había estado trabajando con ácido cianhídrico, extendiéndose el rumor de que la causa de su muerte pudo ser un suicidio. Después de la muerte de Lewis, sus hijos siguieron la carrera de su padre en química.
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