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Un ácido es un compuesto químico generalmente definido por sus reacciones con otro tipo de compuesto químico complementario, las bases.
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Definiciones
El acidité fue definida primeramente por Svante August Arrhenius al finalizar el XIXe siglo : un ácido es un compuesto químico que puede liberar de los protons (ions H+) en solución aqueuse y una basa un compuesto químico que puede liberar de los ions hydroxydes (HO-) en solución aqueuse. Pero esta definición no era bastante general y no explicaba la basicité de ciertos compuestos químicos no liberando de HO- en solución aqueuse.
Ácido de Bronsted
Según la teoría de Brønsted-Lowry, énoncée 1923, un ácido es toda especie que puede liberar uno o varios protons, y una basa toda especie que puede capter uno o varios protons. Los protons no que pueden existir al estado libre en solución, la teoría de Brønsted hace énfasis en la pareja ácida-base :
Las reacciones que tienen lugar entre un ácido y una base son nombradas « reacciones acido-básica », o « reacciones ácidas-base ». Un tal ácido es llamado ácido de Brønsted.
En esta teoría, la autoprotolyse del agua se interpreta como la reacción de la ácida agua sobre la base agua. El agua es pues un ampholyte.
La ventaja de esta teoría sobre la teoría de Arrhenius es doble :
- La teoría justifica que ciertas especies como la ammoniac sean básicas
- La teoría no da de importancia particular al solvant, se puede pues hablar reacción acido-básica, incluso en fase gazeuse
Ácido de Lewis
La definición de Lewis (1923) está de lejos la más ancha : un ácido de Lewis es accepteur de doublets , habiendo pues una orbitale vacía, y una base de Lewis es un donante de doublets, habiendo un doublet libre. Por esta definición, un ácido es un compuesto químico que puede, durante una reacción, aceptar un par de electrones (un doublet). Es pues un compuesto químico électrophile, que posee una lacune electrónica en su estructura.
Se puede fácilmente reconnaitre un ácido gracias a tests de pH . Una solución ácida tiene un pH inferior a 7, a 25 °C. Más el pH es bajo, más el acidité es fuerte. Para medir el pH, se puede efectuar diferentes tests : papeles pH, indicadores colorés, utilización de un pH-metro, hojas de coles rojas, etc.
Las especies ácidas al sentido de Bronsted pueden liberar uno o varios protons se habla entonces respectivamente de monoacides y de polyacides.
Ácido en el agua
Para las reacciones en el agua, se utiliza habitualmente la definición de Brønsted. Un ácido puede ser representado por la fórmula genérica AH.
Se establece una distinción entre los ácidos débiles y los ácidos fuertes. Estos últimos son caracterizados por el hecho que cuando son ubicados en el agua, la entidad AH ya no existe en solución porque la reacción de disociación es total.
Entre los ácidos fuertes, se encuentra los hydracides (tales los ácidos halohydriques HCl, HBr, HI) y los oxacides (moléculas ácidas que poseen un atome central con una elevada grada de oxidación rodeada de atomes de oxígeno, por ejemplo : ácido nitrique, ácido sulfurique, ácido perchlorique, ácido permanganique).
Se clasifica los ácidos flojos (ácido formique, ácido acétique « vinagre ») en funciones de su constante de acidité.
En el agua, la acidité es medida a la ayuda de la escalera de las pH. El agua es a la vez un ácido débil y una base débil (es un amphotère o ampholyte).
Se ya no habla ácido/basa « Fuerte(e)s », pero de ácida o basa « totalmente dissociée ».
Se compara habitualmente la fuerza » de los ácidos con el agua según la reacción general siguiente :
AH + H2O ⇔ TIENE- + H3O+
Más la reacción es desplazada hacia la derecha más el ácido es fuerte. Ciertas clases de ácido como el ácido chlorhydrique décalent la reacción completamente hacia la derecha. No es entonces más posible de compararlos porque dan todos el mismo resultado.
Este fenómeno es debido al solvant y se habla efecto nivelant del agua. Para comparar las fuerzas » de los ácidos/basas totalmente dissociés, se utilizará otro solvant (ejemplo : etanol…) menos réactif, es decir menos básico.
En el agua, el ácido el plus fuerte es H3O+ (H+aqueux) y la base más fuerte es HO-. Conviene de guardar en memoria que estas notaciones (H3O+ y HO-) no constituyen que una simplificación schématique del sistema. En la realidad, H+ y HO- son todos dos rodeados por una esfera de solvatation (varias moléculas de agua, polares, estableciendo de las conexiones de tipo électrostatique con los ions). Una notación más rigurosa debería pues ser H(H2O)n+ y HO(H2O)n-. No obstante, esta notación más rigurosa no aporta nada a la comprensión de los fenómenos acido-básicos.
Ácidos en otros solvants
La generalización de la noción de acidité ha permitido extender el estudio a otros solvants.
Solvants protiques
Esto están de los solvants capaces de ceder y capter un ion H+, llamado communément proton (de donde el término « protique »). Por ejemplo NH3 (da NH2- y NH 4+), HF, CH3COOH, H2SO4, etc.
En estos solvants, la noción de pareja ácida-base queda centrada sobre el intercambio de protons y las parejas en estas solvants quedan las mismas que en el agua. El interés de este tipo de solución viene de la reacción de autoprotolyse del solvant que limita la fuerza de los ácidos (y de las bases) que pueden existir en solución. Se utilizará pues uno solvant más básico que el agua como NH3 para trabajar con bases muy fuertes como H-CC:- ; y un solvant más ácido como H2SO4 para trabajar con ácidos fuertes.
Solvants No protiques
La transferencia partícula puede hacerse con otra cosa que un proton. En un solvant como NO2, se tiene la reacción 2 NO2 → NO3- + NO+ que puede ser vista como la transferencia de un ion O2- es la definición de los ácidos de Lux-Flood. Se puede entonces definir una base como un donante de ion O2-(rico en electrón) y un ácido como un accepteur de ion O2-. En otros casos es una transferencia de ion F-. Este tipo de concepción de la reacción en solución goza un rol de entidad en métallurgie y en el estudio de las rocas (ver aquí-debajo).
Ácidos en géologie
géologie, se dice que una piedra es ácida si encierra más de 65 % de sílice. Esto es una regla que traduce la definición de los ácidos de Lux-Flood : la sílice que es un accepteur de ion oxyde O2- es ácido.
- SiO2 + H2O = H2SiO3
Pues las rocas ricas en sílice son ácidas, las rocas ricas en calcaire son básicas. Eso tiene una importancia para comprender el comportamiento de los magmas (sobre todo en los volcanes), y cuando se quiere disolver una roca para analizarlo, por ejemplo disolución en un ácido para análisis por ICP o bien disolución en un vaso para análisis por spectrométrie de fluorescence X (técnico dicha de la perla fundida »).
Para esta última aplicación, se estima a menudo el acidité porel indicio de acidité, que es el número de atomes de oxígeno dividido por el número otro atomes ; por ejemplo, el SiO2 tiene un indicio de acidité de 2, el CaCO3 tiene un indicio de acidité de 1,5.
Sabor
El sabor ácido es reconocido gracias a receptores particulares PKD2L1, que son probablemente sensible a la presencia de las ions H+, o a ciertos nucléotides cíclicos. A pesar de ciertos estudios se sabe ahora que su reconocimiento es independiente del reconocimiento del sabor salado. Estos receptores juegan también un rol fisiológico de entidad en el resto del organismo y son expresados a la superficie de ciertas células para controlar la cantidad de CO2 en la sangre o la cantidad de líquido cérébrospinal.
Disolución ácida
Una de las principales propiedades de las soluciones ácidas es de poder disolver un gran número de matériaux . El poder de disolución depende concentración del ácido y de la naturaleza química del matériau y del ácido.
Los metales, cuando el potencial redox de la pareja cation / metal que deriva metal es inferior a 0, no son estables en las soluciones ácidas, son pues oxydés (es decir ionisés por pérdida de uno o varios electrones) ; el ion metálico puede entonces quedar bajo forma dissoute (solvatée), o combinarse con uno o varios ions oxígeno y formar un oxyde. El acidité es un de los parámetros de entidad de la corrosion aqueuse. La disolución de los metales es utilizada gravure de arte, es la técnica del aguafuerte ; es utilizada también métallographie para revelar defectos (por ejemplo juntado de grano).
El calcaire se disuelve fácilmente con ácidos débiles ; se limpia los robinetteries con zumo de limón (ácido citrique) o del vinagre (ácido acétique).
Los vasos pueden ser disuelve por ácido fluorhydrique, pero la manipulación de este ácido es extremadamente peligrosa, a causa de la presencia de ions fluorures.
Los ácidos concentrados pueden provocar quemaduras sobre la piel y las muqueuses (ojos, narices, boca). En caso de quemadura por ácido, falla :
- Proteger : que se protege (guantes…), cerrar el recipiente y evitar que el ácido no se difunda (utilización de papel absorbente), abrir las ventanas para evitar las dégagements de vapores ;
- Retirar la ropa imbibés (haciendo atención a no contaminar otras personas o de las partes sanas de la víctima) ;
- Hacer ruisseler del agua para lavar la parte alcanzada, evitando de contaminar las partes sanas ;
- Prevenir los socorros (« 112 » en el Unión Europea, « 15 » en Francia) mencionando el producto en causa.
La utilización de ácidos concentrados debe siempre hacerse por personas formadas y equipadas (blouse, guantes, lunette), bajo hotte.
Ejemplos de ácidos
Aquí está algunos-unos de los principales ácidos :
- El ácido acétique, de fórmula (CH3COOH), ácido principal del vinagre ;
- El ácido acétylsalicylique, de fórmula (HC9H7O4), más conocido bajo el nombre de aspirine ;
- El ácido ascorbique, de fórmula (H2C6H6O6), más conocido bajo el nombre de vitamina C ;
- El ácido citrique, de fórmula (H3C6H5O7), un ácido presente en los agrumes ;
- El ácido chlorhydrique, de fórmula (HCl, en solución aqueuse : H3O++ Cl-(aq)), couramment utilizado en la industria.
Bibliographie
- F. Claisse, Physics and chemistry of borate Fusión
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