8. Ácidos y bases en el ámbito cotidiano y la industria
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| Imagen de elaboración propia |
Los ácidos y las bases son sustancias de las que se producen millones de toneladas al año en el mundo, dada la enorme diversidad de usos que tienen en química básica como intermedios en la producción de otras muchas sustancias.
Antes que ver métodos de producción, es más interesante que reconozcas su uso en situaciones muy habituales. Aquí tienes algunas.
El salfumán todavía se utiliza como agente de limpieza en situaciones de suciedad elevada. Se trata de disolución de ácido clorhídrico concentrado, tanto que libera vapores de HCl, muy peligrosos si se respiran directamente.
¿Y los desatascadores de tuberías? Si te has fijado en los que se presentan en estado sólido, se trata de escamas o lentejas blancas, que dejan un tacto jabonoso en contacto con la piel (que debes evitar). Se trata de NaOH, y se utiliza como desatascador por el carácter fuertemente exotérmico de su disolución en agua, que reblandece por calentamiento las masas de materia orgánica que atascan las tuberías.
En la limpieza del cabello se utilizan champús que la propaganda dice que son ácidos, ya que el pelo y la piel tienen un pH ligeramente ácido, de aproximadamente 5, como ves en la imagen. Los jabones caseros que se utilizaban hace muchos años eran muy básicos, alterando el pH natural de piel y cabello, que se volvía quebradizo. Por esa razón, había costumbre de enjuagar el cabello con agua que llevaba vinagre, que suavizaba el pelo y le devolvía a su pH normal. ¡La sabiduría popular tenía una base química!
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| Imagen de Ánforas en Wikimedia. CC |
Ten en cuenta que los ácidos y bases son sustancias en general peligrosas, sobre todo cuando están concentrados, por su alto poder corrosivo, y que hay que tener mucho cuidado con su manejo. Los símbolos de manipulación de sustancias peligrosas incluyen el carácter corrosivo. Si te fijas, lo verás en los camiones que transportan mercancías peligrosas, y también en el etiquetado de productos que tengan esa característica.
Pre-conocimiento
El cloro es un agente desinfectante que se utiliza para mantener el agua limpia en las piscinas. El cloro (Cl2) es un gas, por lo que en las piscinas se suele añadir hipoclorito de sodio, que al disolverse en agua se disocia en NaClO → Na+ + ClO-. El anión hipoclorito procede de un ácido débil y tiene tendencia a reaccionar con el agua, ClO- + H2O → HClO + OH-. Como resultado, el agua de la piscina ve incrementado el valor del pH.
La desinfección se produce cuando el ácido hipocloroso reacciona con la pared bacteriana. Es necesario controlar el valor del pH, para disponer de una concentración efectiva de HClO. El valor del pH de la piscina se debe encontrar entre unos valores de 7 a 7,8, por lo que se debe controlar diariamente.
Recuerda que el pH de la piel es de 5,5, por lo que en el agua de la piscina puede resultar agresiva para la piel, pues destruye su capa protectora externa y puede ocasionar problemas de sequedad o irritaciones.
La lejía que utilizas en casa es precisamente una disolución de hipoclorito de sodio. Una de sus propiedades es que es un agente blanqueante de la ropa; en realidad, lo que hace es destruir (oxidar) las moléculas de colorante.
Es muy importante no mezclar la lejía con ácidos, ya que se liberan cloro y ácido hipocloroso, muy reactivos y peligrosos.
Conocimiento previo
La lluvia es ligeramente ácida. Su pH es aproximadamente 5,6 porque contiene, disuelto, dióxido de carbono de la atmósfera, que da lugar a H2CO3 en disolución. La acidez del agua de lluvia empieza a ser preocupante cuando el pH es inferior a 5,6. Entonces se habla de lluvia ácida.
En general, se admite que la acidificación de la lluvia se debe a los óxidos de azufre y de nitrógeno presentes en la atmósfera a consecuencia de los procesos de combustión.
La mayor fuente de óxidos de azufre la constituye la combustión de carbón y petróleo en las centrales que generan electricidad. Ambos combustibles contienen pequeños porcentajes de azufre (1-3 %). Los procesos metalúrgicos constituyen otra fuente principal de óxidos de azufre, ya que la cantidad de dióxido de azufre procedente de fuentes naturales es muy pequeña (erupciones volcánicas). El dióxido de azufre se oxida en la atmósfera a trióxido de azufre que reacciona con las gotas de agua formando ácido sulfúrico (H2SO4) diluido.
Los óxidos de nitrógeno se generan fundamentalmente cuando se queman combustibles a altas temperaturas, como resultado de la combinación de nitrógeno atmosférico y oxígeno. Los medios de transporte son fuente importante de óxidos de nitrógeno, pero también se producen en los incendios forestales y las quemas agrícolas. En el aire, el NO se convierte lentamente en una mezcla de óxidos de nitrógeno, que reacciona con las gotas de agua de lluvia para formar una disolución de ácido nítrico (HNO3).
Los óxidos de azufre y nitrógeno pueden desplazarse a considerables distancias antes de combinarse con el agua y precipitarse en forma de ácidos, haciendo que el problema creado en unos países sea sufrido también en países vecinos. Así, en Suecia se culpa a Gran Bretaña de la lluvia ácida que padecen y ocurre lo mismo entre Estados Unidos y Canadá.
Las soluciones propuestas están en la línea de reducir las emisiones de estos óxidos. Así, se puede eliminar azufre del petróleo y carbón, o utilizar combustibles de bajo contenido en azufre. También se eliminan los óxidos de azufre producidos en las centrales térmicas, transformándolos en sulfatos. Y ya has visto los catalizadores de los tubos de escape de los automóviles, que transforman el NO otra vez en N2.
Conocimiento previo
Las membranas mucosas que revisten el estómago segregan los jugos gástricos, que contienen ácido clorhídrico para ayudar en la digestión de los alimentos.
En circunstancias normales, el jugo gástrico muestra un rango de pH entre 1 y 2 debido al HCl. Un valor tan elevado de acidez cumple múltiples funciones: destruye muchas de las bacterias patógenas contenidas en los alimentos; es el pH óptimo para que las enzimas gástricas (pepsina y renina) muestren su máxima eficacia para hidrolizar las proteínas; solubilizan sustancias que contienen hierro y calcio, etc.
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Algunas veces, debido al abuso en la comida, el estómago responde produciendo un exceso de ácido clorhídrico, lo que da lugar a acidez de estómago, una sensación de quemazón que suele extenderse desde el estómago al cuello. La causa de este malestar es el paso de jugo gástrico desde el estómago hacia el esófago, que no está preparado para soportar un elevado grado de acidez.
Para aliviar el dolor causado por la acidez de estómago se emplean sustancias básicas llamadas genéricamente medicamentos antiácidos, cuya función es neutralizar el exceso de ácido clorhídrico.
Uno de los más utilizados es el NaHCO3 (bicarbonato de sodio), aunque no está recomendado para las personas con hipertensión, ya que una concentración alta de iones sodio tiende a aumentar la tensión arterial. Otro de los problemas del bicarbonato es que modifica rápidamente el pH del estómago y provoca un efecto rebote, de manera que el estómago segrega inmediatamente una cantidad mayor de HCl.
El Alka-Seltzer es un antiácido que, además de bicarbonato, contiene ácido cítrico y aspirina. Este antiácido algunas veces es perjudicial, debido a que la aspirina puede ser dañina para las personas con úlceras y otros desarreglos estomacales.
Los antiácidos mas empleados actualmente son hidróxidos y sales insolubles de aluminio y magnesio. El más conocido es el Almax, cuyo principio activo es el almagato, un preparado inorgánico cristalino de alumnio-magnesio hidroxicarbonato hidratado, que actúa como un antiácido neutralizando el exceso de ácido y aumentando el pH gástrico.