Un ácido conjugado , dentro de la teoría ácido-base de Brønsted-Lowry , es un compuesto químico que se forma cuando un ácido cede un protón ( H + ) a una base ; en otras palabras, es una base a la que se le ha añadido un ion hidrógeno , ya que pierde un ion hidrógeno en la reacción inversa. Por otro lado, una base conjugada es lo que queda después de que un ácido ha cedido un protón durante una reacción química. Por lo tanto, una base conjugada es una sustancia formada por la eliminación de un protón de un ácido, ya que puede ganar un ion hidrógeno en la reacción inversa. [1] Debido a que algunos ácidos pueden ceder múltiples protones, la base conjugada de un ácido puede ser ácida en sí misma.
En resumen, esto se puede representar como la siguiente reacción química :
Johannes Nicolaus Brønsted y Martin Lowry introdujeron la teoría de Brønsted–Lowry, que decía que cualquier compuesto que puede ceder un protón a otro compuesto es un ácido, y el compuesto que recibe el protón es una base. Un protón es una partícula subatómica en el núcleo con una carga eléctrica positiva unitaria. Se representa con el símbolo H + porque tiene el núcleo de un átomo de hidrógeno , [2] es decir, un catión hidrógeno .
Un catión puede ser un ácido conjugado y un anión puede ser una base conjugada, dependiendo de qué sustancia esté involucrada y qué teoría ácido-base se utilice. El anión más simple que puede ser una base conjugada es el electrón libre en una solución cuyo ácido conjugado es el hidrógeno atómico.
En una reacción ácido-base , un ácido y una base reaccionan para formar una base conjugada y un ácido conjugado respectivamente. El ácido pierde un protón y la base gana un protón. En los diagramas que indican esto, el nuevo enlace formado entre la base y el protón se muestra mediante una flecha que comienza en un par de electrones de la base y termina en el ion hidrógeno (protón) que se transferirá:
En este caso, la molécula de agua es el ácido conjugado del ion hidróxido básico después de que este último recibiera el ion hidrógeno del amonio . Por otro lado, el amoniaco es la base conjugada del amonio ácido después de que el amonio haya donado un ion hidrógeno para producir la molécula de agua. Además, OH − puede considerarse como la base conjugada de H
2O , ya que la molécula de agua dona un protón para dar NH+
4En la reacción inversa, los términos "ácido", "base", "ácido conjugado" y "base conjugada" no son fijos para una sustancia química determinada, sino que pueden intercambiarse si la reacción que se está produciendo es la inversa.
La fuerza de un ácido conjugado es proporcional a su constante de desdoblamiento . Un ácido conjugado más fuerte se desdoblará más fácilmente en sus productos, "empujará" los protones de hidrógeno y tendrá una constante de equilibrio más alta . La fuerza de una base conjugada puede verse como su tendencia a "atraer" protones de hidrógeno hacia sí misma. Si una base conjugada se clasifica como fuerte, "retendrá" el protón de hidrógeno cuando se disuelva y su ácido no se desdoblará.
Si una sustancia química es un ácido fuerte, su base conjugada será débil. [3] Un ejemplo de este caso sería la descomposición del ácido clorhídrico HCl en agua. Dado que el HCl es un ácido fuerte (se descompone en gran medida), su base conjugada ( Cl−
) será débil. Por lo tanto, en este sistema, la mayoría de H+
serán iones hidronio H
3Oh+
En lugar de unirse a los aniones Cl − y las bases conjugadas serán más débiles que las moléculas de agua.
Por otro lado, si una sustancia química es un ácido débil, su base conjugada no necesariamente será fuerte. Considere que el etanoato, la base conjugada del ácido etanoico, tiene una constante de desdoblamiento de bases (Kb) de aproximadamente5,6 × 10 −10 , lo que la convierte en una base débil. Para que una especie tenga una base conjugada fuerte, debe ser un ácido muy débil, como el agua.
Para identificar el ácido conjugado, busque el par de compuestos que están relacionados. La reacción ácido-base se puede ver en un sentido de antes y después. El antes es el lado reactivo de la ecuación, el después es el lado del producto de la ecuación. El ácido conjugado en el lado después de una ecuación gana un ion hidrógeno, por lo que en el lado antes de la ecuación, el compuesto que tiene un ion hidrógeno menos del ácido conjugado es la base. La base conjugada en el lado después de la ecuación perdió un ion hidrógeno, por lo que en el lado antes de la ecuación, el compuesto que tiene un ion hidrógeno más de la base conjugada es el ácido.
Considere la siguiente reacción ácido-base:
Ácido nítrico ( HNO
3) es un ácido porque dona un protón a la molécula de agua y su base conjugada es el nitrato ( NO−
3). La molécula de agua actúa como base porque recibe el catión hidrógeno (protón) y su ácido conjugado es el ion hidronio ( H
3Oh+
).
Un uso de los ácidos y bases conjugados radica en los sistemas de amortiguación, que incluyen una solución tampón . En un tampón, se utilizan un ácido débil y su base conjugada (en forma de sal), o una base débil y su ácido conjugado, para limitar el cambio de pH durante un proceso de titulación. Los tampones tienen aplicaciones químicas tanto orgánicas como no orgánicas. Por ejemplo, además de los tampones que se utilizan en los procesos de laboratorio, la sangre humana actúa como tampón para mantener el pH. El tampón más importante en nuestro torrente sanguíneo es el tampón de ácido carbónico-bicarbonato , que evita cambios drásticos de pH cuando el CO
2Se introduce. Funciona de la siguiente manera:
Además, aquí hay una tabla de buffers comunes.
Una segunda aplicación común con un compuesto orgánico sería la producción de un tampón con ácido acético. Si se trata de ácido acético, un ácido débil con la fórmula CH
3COOH , se convirtió en una solución tampón, sería necesario combinarlo con su base conjugada CH
3ARRULLO−
en forma de sal. La mezcla resultante se llama tampón de acetato y está compuesta por CH acuoso
3COOH y CH acuoso
3COONa . El ácido acético, junto con muchos otros ácidos débiles, sirven como componentes útiles de soluciones tampón en diferentes entornos de laboratorio, cada uno útil dentro de su propio rango de pH.
La solución de lactato de Ringer es un ejemplo en el que la base conjugada de un ácido orgánico, el ácido láctico , CH
3C(OH)CO3−
2Se combina con cationes de sodio, calcio y potasio y aniones de cloruro en agua destilada [4] que juntos forman un fluido que es isotónico en relación con la sangre humana y se utiliza para la reanimación con líquidos después de la pérdida de sangre debido a un traumatismo , una cirugía o una quemadura . [5]
A continuación se muestran varios ejemplos de ácidos y sus bases conjugadas correspondientes; observe cómo difieren en solo un protón (ion H + ). La fuerza del ácido disminuye y la fuerza de la base conjugada aumenta a medida que avanza la tabla.
En cambio, aquí se muestra una tabla de bases y sus ácidos conjugados. De manera similar, la fuerza de la base disminuye y la fuerza del ácido conjugado aumenta a medida que avanza la tabla.
