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Lo que se preguntan sus alumnos de 3º de la ESO – XXXIV: ¿Cuándo el ácido toca algo y lo va destruyendo, la materia que destruye desaparece o en qué se transforma?




Hoy vamos a dar un paso más en lo que ya va siendo una larga serie, “Lo que se preguntan sus alumnos de 3º de la ESO”, en la que intentamos dar una respuesta a las preguntas que le plantearon al enseñante profesor Lorenzo Hernández sus enseñados. Vamos ya por la entrada número XXXIV, que la vamos a dedicar a “¿Cuándo el ácido toca algo y lo va destruyendo, la materia que destruye desaparece o en qué se transforma?

La primera frase que planteo va a ser contundentemente aclaratoria: La materia ni se crea ni se destruye, se transforma en otra materia y/o en energía. Desde que nos lo sugirió Antoine-Laurent Lavoisier y desde que completó la idea Albert Einstein, sabemos que es así. Los ácidos, como cualquier “objeto” de la naturaleza, siguen esta ley -el que la materia y la energía son intercambiables- y, por tanto, lo que parece una destrucción provocada por ellos se trata realmente de una transformación. Voy a extenderme un poco más.

Símbolo de precaución, sustancia corrosiva (Imagen de la red, fair use)

¿Qué es un ácido? Es un compuesto químico que puede encontrarse, según las condiciones del medio, en alguno de los tres estados: sólido, líquido o gaseoso. Puede estar en estado puro o, lo que es más normal, en disolución. Además, los encontramos tanto en la química inorgánica -el “terrible” sulfúrico, por poner un ejemplo- como en la orgánica -aquí, parecen más amables, como el ácido cítrico-. Los químicos difieren a la hora de definir su característica química más esencial, pero en el fondo va de casi lo mismo. La molécula de los ácidos se descompone en iones, uno con carga positiva -un catión-, que suele ser el hidrógeno H+ (un sencillo protón) y otro con carga negativa -un anión, como el CO32- del ácido carbónico-. Pensando en este comportamiento, algunos estudiosos del tema apuestan por definir como característica básica de los ácidos el que prestan a otros compuestos químicos el H+, ya sea a la propia agua disolvente o a otras moléculas con ganas de oxidarse. El resultado es que esas otras moléculas secundarias ya no son químicamente como las primeras y, por tanto, están en disposición de hacer diabluras que en el estado inicial ni se les ocurrían. Y no digamos cuando a los científicos les gusta aun más el definir a los ácidos como una especie que acepta un par de electrones de otra especie con la que quedarán íntimamente unidas formando un compuesto químico que puede ser completamente distinto a los progenitores. Copio de Wikipedia la imagen siguiente, ilustrativa del caso:

En la reacción de la imagen, un anión fluoruro, F-, cede un par electrónico al trifluoruro de boro para formar el producto tetrafluoroborato. El BFse comporta como un ácido porque acepta el par de electrones del fluoruro. (Wikimedia, dominio público)

Un anión F-, quizás el resultado de la disociación del ácido fluorhídrico -en disolución acuosa se trata de una sustancia irritante, corrosiva y tóxica-, cede un par de electrones al trifluoruro de boro -que actúa como un ácido-, que a su vez es un gas también corrosivo y tóxico, para formar el tetrafluoroborato, que es un anión muy poco reactivo: de la unión de dos leones sale una gacela.

O bien en una reacción de neutralización, como la siguiente, entre una ácido y una base[1] que da como resultado una sal y agua,[2] ¡qué cosa más distinta los reactivos y los productos de la reacción! A todos se nos alcanza que una sal o el agua, químicamente, no tienen nada que ver con un ácido o una base ¡La materia ha cambiado de identidad!

2NaOH + H2CO3 → Na2CO3 + 2H2O

Todo lo anterior es para justificar el hecho de que los ácidos actúan sí o sí con lo que tengan a su alrededor alterando su “materialidad” en mayor o menor grado, dependiendo de la fortaleza del ácido -lo cual depende de la capacidad que tenga de disociarse en iones, dejando más o menos H+ libres, como decíamos en unos párrafos más arriba-. Lo que pasa es que la forma de “intervenir” del ácido, que parece tan simple, en realidad puede ser muy compleja. Y no me voy a inventar nada de lo que ya está perfectamente descrito en un artículo de la revista Investigación y Ciencia escrito por el profesor Xavier Giménez Font:[3]

Así, los ácidos son lo que son, es decir, literales devoradores de materia, debido a cuatro mecanismos de acción, que pueden llegar a actuar a la vez:

1. cómo ácidos y bases propiamente dichos. Liberan H+ y provocan así que otras substancias los capturen, modifiquen por ello su forma y función y dejen de ser operativas.

2. arrancan electrones de las substancias sobre las que se depositan, por acción del ion hidrógeno. El hierro, el cromo o el níquel son atacados mediante este mecanismo.

3. arrancan electrones gracias al resto de la molécula ácida. Por ejemplo, el ácido nítrico -HNO3- captura electrones gracias a una preparación previa por parte del H+ y al ataque del grupo nitrato, NO3.

4. deshidratan, es decir, arrancan agua. Este comportamiento es casi exclusivo del ácido sulfúrico, pero no por ello es menos importante.”

La “actividad” de los ácidos puede ser muy dañina, orgánica e inorgánicamente, o beneficiosa, dependiendo del ingenio con que aprovechemos sus habilidades. Empezando por esto último, por ejemplo, los ácidos son materia prima en la obtención a través de procesos industriales de otras materias que nos son útiles; se utilizan para limpiar el óxido en que ha derivado un objeto metálico;  también tienen su uso como producto para la limpieza del hogar -la lejía es simplemente una disolución de ácido clorhídrico-; y qué diremos de las burbujitas de las bebidas gaseosas, CO2, resultante de la descomposición del ácido carbónico; o también como conservante de alimentos -un rico ceviche condimentado con ácido acético-; o qué sería de las baterías eléctricas sin este elemento fundamental… la lista sería interminable.

Pero también tienen su cara amarga. Limpia el óxido de los metales -la herrumbre- pero también los corroe de forma que la mayoría de las disoluciones de ácidos sólo se pueden guardar en recipientes de vidrio (cosas de la química, el vidrio parece más débil que el metal, pero su estructura cristalina le proporciona ciertos superpoderes). Esta capacidad de corroer la materia es lo que los hace especialmente temibles dentro del mundo de la biología y la salud. En estado líquido, pueden ser ingeridos o nos pueden mojar la piel o los conductos del aparato digestivo; los podemos inhalar en estado gaseosos con consecuencias fatales para nuestros pulmones. Seguramente hemos oído hablar acerca de terribles casos de niños que han bebido de la botella de lejía en su casa, o del amante despechado que riega con ácido a su pareja, o de los terribles sufrimientos producidos por el gas mostaza en las trincheras de la primera guerra mundial… el daño generado se concreta en que producen unas quemaduras conceptuadas como químicas que, desgraciadamente, en una mayoría de ellas dejan secuelas irreparables, si no es la muerte ¿por qué son tan graves las consecuencias?

Afectación de la parte posterior del cuello, de la parte externa de
la oreja derecha y de la espalda. El patrón “rayado” de la agresión
química en el flanco y en la región distal de la espalda que muestra
ésta paciente es característica de un ataque químico (Imagen: a partir de texto académico de la UCM, “Lección 9 Quemaduras Químicas”, fair use)

Las sustancias químicas tóxicas, al actuar sobre los tejidos, producen reacciones químicas en sus proteínas que o bien desnaturalizan, es decir, les cambian su estructura química -lo que va a alterar el buen funcionamiento de nuestra fisiología-,[4] o les rompen su molécula pudiendo formar sales al combinarse con ellas. Otro efecto sobre la materia orgánica es que saponifican[5] las grasas, con ruptura de las membranas celulares -las membranas de las células están formadas por fosfolípidos-. Por último, hay otro efecto colateral ya que algunas de las reacciones anteriores son muy exoenergéticas llegando a producir, gracias a su efecto calorífico, la deshidratación de las células. Como podéis imaginar, en cualquiera de los procesos comentados el fatal resultado último es la muerte de las células afectadas.

Como todas las cosas en esta vida, o casi todas, podemos hacer buen uso de los beneficios que nos aportan, o podemos hacer un mal uso. Los ácidos alteran la materia, a veces de forma letal, por lo que jamás hay que bajar la guardia, sobre todo en el ámbito familiar, nuestro más habitual medioambiente. No me resisto a despedirme con un consejo, fruto de una experiencia que, lo mismo que podía acabar mal, gracias a los cielos acabó bien. Un nieto de tres años se bebió lejía en casa. El resultado suele ser letal. No os cuento la crisis emocional en la familia… abrevio… en Urgencias del Hospital nos dijeron que se había salvado sin ninguna secuela gracias a que en casa se compraban lejías “modernas” de efecto limpiador pero con pH’s no nocivos. Creo que es obligado por ley. También nos advirtieron del riesgo de comprar los productos de limpieza en “locales” baratos… todos me entendéis.

Y hasta aquí dio la entrada. Hasta la próxima.

  1. Cualquier sustancia que en disolución acuosa aporta iones OH- al medio. También se les llama álcalis. []
  2. Se les suele llamar reacciones de neutralización porque al reaccionar un ácido con una base, ambos neutralizan sus propiedades mutuamente. []
  3. Profesor titular del Departamento de Ciencia de Materiales y Química Física, y miembro del Instituto de Química Teórica y Computacional, Universidad de Barcelona. Docente en química ambiental y química física de materiales, e investigador en simulación computacional de reacciones químicas con aplicación a I+D, y en innovación docente. []
  4. La estructura de las proteínas biológicas implica no sólo una secuencia específica de aminoácidos, sino también una estructura tridimensional que depende de fuerzas muy débiles. Estas estructuras tridimensionales son clave para la actividad biológica de las proteínas y son fácilmente distorsionadas por factores externos. []
  5. La saponificación es un proceso químico por el cual un cuerpo graso, unido a un álcali -cualquier sustancia que en disolución acuosa aporta iones OH- al medio- y agua, da como resultado jabón y glicerina. []

Sobre el autor:

jreguart ( )

 

{ 2 } Comentarios

  1. Gravatar Polo Alves | 08/11/2018 at 09:11 | Permalink

    Jreguart, un caso también muy particular de oxidación nos lo da el hexafluoruro de uranio UF6 (empleado para la extracción de uranio 235 por centrifugado)… un gas muy pesado , pero quién iba a imaginar al uranio convertido en gas . solo el más electronegativo de todos lo podía lograr … nuestro amigo Fluor claramente , pero me llevé una sorpresa hace un tiempo cuando creía que el hexafluoruro de uranio (5,1 grs/cc) era naturalmente el más denso , considerando la densidad del uranio 19 grs/cc . el premio recayó en el gas hexafluoruro de asufre SF6 (6,1 grs/cc) , y aquí va un vídeo muy original demostrando la alta densidad de este gas que quiero compartir con mis amigos del Cedazo . https://youtu.be/1PJTq2xQiQ0

  2. Gravatar jreguart | 08/11/2018 at 10:11 | Permalink

    Hola Polo Alves,

    muchas gracias por tu aportación. Y muy divertida por lo sorprendente.

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