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A lo largo de la historia, muchos científicos han estudiado el comportamiento de los compuestos. Sin embargo, un químico se interesó especialmente por cómo se comportaban algunos compuestos en el agua. Se llamaba Svante Arrhenius, y fue él quien ideó la teoría que recibe su nombre. ¡Es el momento de sumergirnos en la Teoría de Arrhenius!
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Regístrate gratis¿Qué representa la letra A en la ecuación de Arrhenius?
¿Qué unidades tiene la energía de activación?
¿Cuál es el símbolo de la constante de los gases en la ecuación de Arrhenius?
Los ácidos de Arrhenius son sustancias neutras que, cuando se encuentran en una disolución acuosa, se disocia dando lugar:
Las bases de Arrhenius son sustancias neutras que, cuando se encuentran en una disolución acuosa, se disocia dando lugar:
¿Verdadero o falso?: El pH nos indica el número de iones de una reacción.
El compuesto HBr: ¿Es un ácido o una base de Arrhenius?
El compuesto KOH: ¿Es un ácido o una base de Arrhenius?
¿Qué representa la letra A en la ecuación de Arrhenius?
¿Qué unidades tiene la energía de activación?
¿Cuál es el símbolo de la constante de los gases en la ecuación de Arrhenius?
Los ácidos de Arrhenius son sustancias neutras que, cuando se encuentran en una disolución acuosa, se disocia dando lugar:
Las bases de Arrhenius son sustancias neutras que, cuando se encuentran en una disolución acuosa, se disocia dando lugar:
¿Verdadero o falso?: El pH nos indica el número de iones de una reacción.
El compuesto HBr: ¿Es un ácido o una base de Arrhenius?
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Equipo de profesores de Ácidos y bases de Arrhenius
Nuestro viaje por la teoría de Arrhenius comienza con Svante Arrhenius, el químico que dio nombre a la teoría. El científico sueco nació el 19 de febrero de 1859 y murió el 2 de octubre de 1927, a la edad de 68 años. Arrhenius fue un químico consumado durante su vida; no es de extrañar que ganara el Premio Nobel de Química en 1903.
Fig. 1: Svante Arrhenius
Seguro que te estás preguntando qué hizo exactamente Arrhenius para ganarse un lugar entre los más grandes científicos de la historia. Pues bien, fue el primer químico que clasificó los ácidos y las bases. ¡Sigue leyendo y descubrirás más!
La teoría ácido-base de Arrhenius sirve para hacer una clasificación de las sustancias, según el tipo de elementos en los que se disocien cuando se encuentran en una disolución acuosa. De acuerdo con esto, se dividen entre:
¿Sabías que Svante Arrhenius no es el único químico que ha definido los ácidos y las bases? Los ácidos y las bases tienen diferentes definiciones, como la de Brønsted-Lowry y la de Lewis.
Por ejemplo, la definición de ácidos y bases de Brønsted-Lowry afirma que los ácidos son donantes de protones (H+), mientras que las bases son aceptores de protones (H+).
De hecho, todo ácido o base de Arrhenius se considera un ácido o base de Brønsted-Lowry.
Otra definición de ácidos y bases es la de Lewis. Un ácido de Lewis se considera un aceptor de electrones, mientras que una base de Lewis se considera un donante de electrones.
Los ácidos de Arrhenius son sustancias neutras que, cuando se encuentran en una disolución acuosa, se disocian y dan lugar a protones (H+).
Vamos a ver un ejemplo:
Cuando el ácido bromhídrico (HBr) se disuelve en agua, se disocia en iones hidrógeno e ion bromuro:
$$HBr_{(aq)}\rightarrow H^{+}_{(aq)}+Br^{-}_{(aq)}$$
Como puedes observar, se producen protones, por lo que este compuesto es un ácido de Arrhenius.
Revisemos otro caso de ejemplo:
Cuando el ácido nítrico (HNO3) se disuelve en agua, se da la siguiente reacción:
$$HNO_{3\ (aq)}\rightarrow H^{+}_{(aq)}+NO_{3\ (aq)}^{-}$$
La disociación del ácido nítrico en agua produce protones; por lo tanto, se trata de un ácido de Arrhenius.
Fig. 2: El limón, por ejemplo, es un alimento ácido, debido a la presencia de protones.
El pH nos indica la acidez de una reacción.
Si el pH es mayor de 7, la disolución se considera básica.
Si es menor que 7, la disolución es ácida.
Si el pH es igual a 7, la disolución es neutra.
La fórmula para calcular el pH a partir de la concentración de protones es la siguiente:
$$pH=-log[H^{+}]$$
Sigamos practicando lo aprendido, con ejercicios de ejmplo:
Calcula el pH de una disolución de HNO3 con concentración 3,8·10-4M.ç
La reacción de disociación es la siguiente:
$$HNO_{3\ (aq)}\rightarrow H^{+}_{(aq)}+NO_{3\ (aq)}^-$$
Como el ácido nítrico se disocia completamente, la concentración de protones será 3,8·10-4M.
Por lo tanto, el pH será:
$$pH=-log(3.8\cdot 10^{-4})$$
$$pH=3.42$$
El pH de la disolución es 3,42.
Una base de Arrhenius es una sustancia neutra que, en disolución acuosa, se disocia y da lugar a iones hidroxilo (OH-).
Estudiemos un ejemplo:
Veamos la disociación del hidróxido de sodio (NaOH) en agua:
$$NaOH_{(aq)}\rightarrow Na^{+}_{(aq)}+OH^{-}_{(aq)}$$
Puedes observar que se producen iones hidroxilo cuando se disocia esta base, por lo que sabemos que es una base de Arrhenius.
Analicemos otro ejemplo:
El hidróxido de potasio (KOH) se disuelve en agua con esta reacción:
$$KOH_{(aq)}\rightarrow K^{+}_{(aq)}+OH^{-}_{(aq)}$$
Se producen iones hidroxilo en la disociación de este compuesto, por lo que sabemos que es una base de Arrhenius.
Fig. 3: Bote de soda cáustica.
Es una base de Arrhenius que se utiliza, comúnmente, para limpiar.
El pOH mide la basicidad de una reacción.
La fórmula para calcular el pOH a partir de la concentración de protones es la siguiente:
$$pOH=-log[OH^{-}]$$
Resolvamos un ejemplo:
Tenemos una disolución acuosa de KOH de concentración 7,83·10-12M.
La reacción de disociación es la siguiente:
$$KOH_{(aq)}\rightarrow K^{+}_{(aq)}+OH^{-}_{(aq)}$$
Como el hidróxido de potasio se disocia completamente, la concentración de iones hidroxilo será 7,83·10-12M .
Por lo tanto, el pOH será:
$$pOH=-log(7.83\cdot 10^{-12})$$
$$pOH=11.11$$
El pOH de la disolución es 11,11.
¿Sabías que a partir del pH puedes calcular el pOH y viceversa? Esto es gracias a la siguiente relación:
$$pH+pOH=14$$
La ecuación de Arrhenius es una fórmula matemática que relaciona la constante de velocidad de una reacción (k) con la energía de activación y la temperatura de dicha reacción.
Es importante tener muy clara esta definición, porque nos permite ver cómo afecta un cambio de temperatura a la velocidad de reacción.
La ecuación es así:
$$k=Ae^{\frac{-Ea}{RT}}$$
Veamos qué significa cada elemento de la ecuación:
Como puedes ver, hay muchas partes móviles en esta ecuación, y quizá algunos símbolos con los que no estés familiarizado. No te preocupes si aún no entiendes del todo lo que ocurre con la ecuación: revisaremos cada parte, para que sepas cómo utilizarla.
Si has leído el artículo Ecuaciones de velocidad, sabrás que la velocidad de reacción depende de la concentración de determinados productos. Escribimos esto como velocidad = k [A]m·[B]n, donde k es una constante de velocidad que varía en función de la reacción.
Esa misma constante de velocidad k aparece en la ecuación de Arrhenius. Cambia para reacciones diferentes a temperaturas diferentes. Sus unidades también varían en función de la reacción.
La letra A de la ecuación de Arrhenius representa la constante de Arrhenius. Está relacionada con el número de colisiones que se producen entre las moléculas que reaccionan. También se conoce como factor preexponencial y sus unidades varían en función de la constante de velocidad. Tanto la constante de Arrhenius como la constante de velocidad toman siempre las mismas unidades.
La siguiente parte que veremos de la ecuación es la letra e, que es el número de Euler. Debe su nombre al matemático que descubrió sus propiedades significativas. Equivale aproximadamente a 2,71828 (pero no hace falta que lo sepas de memoria, porque hay un botón para e en tu calculadora que almacena el valor).
e es un número irracional. Esto significa que no se puede expresar como un entero dividido por otro, lo que daría un buen número redondo. En lugar de eso, tiene un número infinito de decimales: si intentáramos escribirlo, ¡se haría eterno!
e tiene algunas propiedades especiales. Quizá la más significativa sea que la pendiente de cualquier punto de la gráfica y=ex también es igual a ex. Esta característica nos permite utilizar e en contextos de crecimiento y decrecimiento constantes.
Hay muchas más cosas interesantes sobre e, pero no vamos a cubrirlas todas aquí. Por eso, si estás interesado en seguir profundizando, puedes consultar nuestros artículos Logaritmo natural y Crecimiento y decrecimiento.
Ea es la energía de activación de la reacción que se está estudiando. Al igual que k, la energía de activación depende de la reacción. Sin embargo, a diferencia de k, tiene unidades fijas: J·mol-1.
Probablemente, estés acostumbrado a expresar la energía de activación en kJ mol-1, no en J mol-1. Tenlo en cuenta en los exámenes y realiza la conversión si es necesario:
La letra R de la ecuación de Arrhenius representa la constante de los gases. Es posible que la hayas visto antes en la Ley de los gases ideales. Es una constante que relaciona la presión, el volumen y la temperatura con el número de moles de un gas. Tiene un valor de 8,31 y toma las unidades J·K-1·mol-1.
El último componente individual de la ecuación es la temperatura, T. Esta se mide en Kelvin, K.
Observarás que la constante de los gases, R, se mide por unidad Kelvin, indicada como K-1. Esto significa que también debemos medir la temperatura en kelvins, K, en lugar de grados Celsius, °C. Esto significa que también debemos medir la temperatura en Kelvin, K, en lugar de grados Celsius, °C.
¡Ya eres todo un experto en los ácidos y las bases de Arrhenius!
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¿Qué es el modelo de ácidos y bases de Arrhenius?
La teoría ácido-base de Arrhenius sirve para hacer una clasificación de las sustancias, según el tipo de elementos en los que se disocien cuando se encuentran en una disolución acuosa. De esta manera, se dividen entre ácidos de Arrhenius y bases de Arrhenius.
¿Qué son los ácidos de Arrhenius y cuáles son algunos ejemplos?
Los ácidos de Arrhenius son sustancias neutras que, cuando se encuentran en una disolución acuosa, se disocian y dan lugar a protones (H+).
¿Qué es una base de Arrhenius?
Una base de Arrhenius es una sustancia neutra que, en disolución acuosa, se disocia y da lugar a iones hidroxilo (OH-).
¿Qué es el pH, según Arrhenius?
El pH es una medida de la acidez de las disoluciones:
¿Cómo identificar un ácido de Arrhenius?
Si tenemos un compuesto en una disolución acuosa y este se disocia en protones, significa que es un ácido de Arrhenius.
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Lily Hulatt es una especialista en contenido digital con más de tres años de experiencia en estrategia de contenido y diseño curricular. Obtuvo su doctorado en Literatura Inglesa en la Universidad de Durham en 2022, enseñó en el Departamento de Estudios Ingleses de la Universidad de Durham y ha contribuido a varias publicaciones. Lily se especializa en Literatura Inglesa, Lengua Inglesa, Historia y Filosofía.
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Gabriel Freitas es un ingeniero en inteligencia artificial con una sólida experiencia en desarrollo de software, algoritmos de aprendizaje automático e IA generativa, incluidas aplicaciones de grandes modelos de lenguaje (LLM). Graduado en Ingeniería Eléctrica de la Universidad de São Paulo, actualmente cursa una maestría en Ingeniería Informática en la Universidad de Campinas, especializándose en temas de aprendizaje automático. Gabriel tiene una sólida formación en ingeniería de software y ha trabajado en proyectos que involucran visión por computadora, IA integrada y aplicaciones LLM.
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