Agua que no has de beber

Básicamente porque si lo hicieses te quemarías.

La gente usa la palabra “ácido” muy a menudo, en numerosos contextos, y en realidad saben muy poco sobre lo que es un ácido. Saben lo justo: que quema. Pero aquel estudiante jovencito apasionado de la química que fui en mi juventud me hizo cuestionarme eso último. ¿Todos los ácidos queman? Entonces, ¿por qué no me quemo con el vinagre si lleva ácido acético? ¿O con el limón que lleva ácido cítrico? Esas preguntas me quitaban el sueño.

Total, que una vez fui entendiendo y comprendiendo la química y todo lo que la compone, mis dudas se fueron solucionando. Y como sé que mucha gente tiene las mismas dudas que yo, voy a solucionarlas. Para que podáis dormir vosotros también.

Concepto de ácido

Definir un ácido es algo complicado, ya que existen distintos tipos, en función de cómo actúen (y de quién los descubriera, sobre todo). Intentaré dar una definición general de cada uno.

En el agua pura (la del grifo no vale) existe un equilibrio de disociación. O sea se, que las moléculas de agua se parten, y se forman otras nuevas, tal que así:

El ión H3O+ se llama hidronio, y su concentración es la que determina la acidez. La acidez se mide usando lo que se llama pH (potencial de Hidrógeno). Esto seguro que si que os suena a todos, de anuncios en los que hablan de “pH neutro”.

El pH mide la concentración de iones hidronio. Matemáticamente, es igual al logaritmo negativo en base 10 de la concentración (toma castaña). De esta forma, si la concentración de hidronio es más alta, el pH será más bajo, y viceversa. En el caso del agua pura, el pH es 7, que es lo que se llama pH neutro.

Así, cualquier sustancia que al mezclarla con agua, haga que la concentración de iones hidronio sea más alta, será un ácido, y tendrá un pH menor que 7. Si el efecto es el contrario, y hace que la concentración de hidronios sea menor, entonces se dirá que es lo contrario a un ácido, es decir, una base, y su pH será mayor que 7.

Esta definición de ácido la dio Svante Arrhenius en 1884, por lo que se les conoce como ácidos de Arrhenius. Sin embargo esta definición tiene una limitación, y es que solo define ácidos cuando están mezclados con agua. ¿Y qué pasa cuando no lo están? ¿Cómo pueden formar el ión hidronio? Por suerte, en 1923 dos químicos (cuyos nombres son más raros aun si cabe) descubrieron a la vez, pero cada uno por su cuenta, otra forma de definir un ácido. Estos químicos fueron Johannes Nicolaus Brønsted y Thomas Martin Lowry.

Estos dos muchachos describen un ácido como una molécula capaz de ceder un protón, es decir, un catión de hidrógeno (hidrógeno positivo, H+) y una base es la molécula capaz de recibirlo. Esta teoría es una de las más utilizadas a la hora de definir un ácido (teoría de Brønsted- Lowry), ya que permiten explicar que el ácido acético sea ácido (valga la redundancia). Según esta teoría, en última instancia, el verdadero ácido es el protón, o H+, que es extremadamente reactivo (por eso los ácidos corroen cosas).

Mujer con quemaduras de ácido en la cara

Existe otra definición más, propuesta por Gilbert N. Lewis, en la que define los ácidos según procesos de transferencia electrónica. Es decir, un ácido es aquel que puede recibir electrones, y una base es aquella que puede donarlos. Eso explica la acidez del protón, ya que al ser positivo, busca desesperadamente ganar un electrón el pobretico para “quitarse” la carga positiva y ganar estabilidad. Esta teoría se usa combinada con la de Brønsted- Lowry, para completarse la una a la otra.

Pues ya sabéis lo que es un ácido. Ahora pondré unos cuantos ejemplos de los más bestias (ya sabéis que yo no puedo hacer una entrada en la que no haya algo peligroso).

Los ácidos más bestias

Lógicamente, ácidos hay muchos. Y ya no solo ácidos propiamente dichos, si no sustancias que puedan comportarse como ácidos. Como por ejemplo el alcohol. Pero de entre todos ellos hay unos cuantos que sobresalen, y que son especialmente puñeteros. La fuerza de un ácido se mide según su pKa, que es más o menos una medida de la cantidad de protones que suelta (dicho así a lo bruto) y que mientras más negativa sea, más fuerte es el ácido. De menos a más:

-          Ácido Nítrico: cuya fórmula es HNO3, su pKa es de -1.64, es un ácido muy corrosivo, utilizado ampliamente en la industria para fabricar nitroglicerina, dinamita (trinitrotolueno), así como fertilizantes. También se usa en síntesis química, como agente oxidante. Mezclado con ácido clorhídrico forma el agua regia, una mezcla de ácidos capaz de disolver el oro.

-          Ión hidronio: del que ya os he hablado anteriormente. Su pKa es de -1.74.

-          Ácido p-toluensulfónico: es un ácido orgánico muy fuerte, que forma sales llamadas p-toluensulfonatos o tosilatos, muy útiles en química orgánica. Su pKa es de -2.8.

Bote de Ácido Sulfúrico

-          Ácido sulfúrico: por todos conocido, aunque solo sea de oídas. Su fórmula es H2SO4 y junto con el nítrico y el clorhídrico es de los que más se usan en el laboratorio. Su pKa es de -3 para el primer protón (ya que tiene dos), lo que implica que es extremadamente corrosivo. Forma parte de la lluvia ácida.

-          Ácido Fluorhídrico: es una disolución de fluoruro de hidrógeno, de fórmula HF, en agua. Es un ácido especial. Su pKa es 3, un valor muy alto comparado con el de los de esta lista, sin embargo este ácido tiene la propiedad de que es capaz de reaccionar con casi todo, incluyendo el vidrio, la porcelana, el cemento, etc. Por lo tanto, debe guardarse en contenedores de plástico PVC. En la serie “Breaking Bad” lo utilizan para deshacerse de cadáveres, disolviéndolos totalmente en este ácido. Inhalar vapores de HF se considera una emergencia médica, puede causar la muerte en poco tiempo.

Bote de agua fuerte

-          Ácido clorhídrico: es una disolución de cloruro de hidrógeno (HCl) en agua, lo que viene siendo el agua fuerte de toda la vida. Debido a la volatilidad del HCl, nunca se encuentra con una concentración superior al 37%, pero aún así es de los ácidos más fuertes que existen. Su pKa es de -6.3 (más del doble que el sulfúrico, con la diferencia de que el sulfúrico puede encontrarse con purezas de 96%).

-     Agua Regia: No es un ácido en sí, por lo que no puedo poner su valor de pKa. El agua regia (del latín aqua regia, “Agua real”) consiste en una mezcla de ácido nítrico y ácido clorhídrico, en proporción 1:3 respectivamente en volumen (es decir, 3mL de HCl por cada 1mL de HNO3), conocida por ser capaz de disolver metales nobles, entre ellos el oro. Durante la 2ª guerra mundial, el químico húngaro George de Hevesy la usó para disolver las medallas del premio Nóbel concedidas a Max Von Laue y James Franck para evitar que los nazis las robaran. Una vez pasado el peligro, precipitó el oro y lo mandó a la fundación Nóbel que entregó nuevas medallas a Von Laue y a Franck.

-          Ácido perclórico: de fórmula HClO4, tiene un pKa de -8 aproximadamente. En concentraciones superiores al 72% es inestable y puede incluso resultar explosivo.

-          Ácido yodhídrico: una disolución de yoduro de hidrógeno HI en agua tiene un pKa de -9.3 lo que lo hace uno de los ácidos más fuertes del mundo. Su comercialización está muy controlada en estados unidos por la agencia antidroga DEA, debido a que reacciona con la pseudoefedrina para dar yodo-metanfetamina, intermediario fácilmente convertido en metanfetamina o cristal.

Superácidos

Estos ácidos con ese nombre tan guapo, son aquellos ácidos que son mucho más fuertes que el sulfúrico al 100%. La mayoría de estos superácidos son tan fuertes que al mezclarse con el agua explotan. De menos a más fuerte, aquí están los más conocidos:

-          Ácido trifluorometansulfónico: también conocido como ácido tríflico, HOTf, o TfOH, de fórmula CF3SO3H. Tiene un pKa de -15.

-          Ácido fluorosulfónico: de fórmula FSO3H, es uno de los ácidos más fuertes disponibles comercialmente. Unas 800000 veces más fuerte que el sulfúrico.

Contenedor con bomba de PTFE

-          Carborano: de fórmula H(CHB11Cl11) es aproximadamente un millón de veces más fuerte que el sulfúrico.

-          Ácido mágico: es el ácido que usó Olah (premio Nóbel de química) para aislar carbocationes. De fórmula HSFO3·SbF5 es algo más fuerte que el Carborano.

-          Ácido fluoroantimónico: de fórmula HSbF6 es el ácido más fuerte que existe. Es la mezcla de fluoruro de hidrógeno (HF) con pentafluoruro de antimonio (SbF6). Se obtiene cuando el HF se separa en un protón y un ión fluoruro (F)-, y el pentafluoruro de antimonio “atrapa” el ión fluoruro formando un ión SbF6- que es extremadamente estable. Esto hace que el protón quede “desnudo”, es decir, literalmente suelto, lo que hace que tenga una acidez extrema. Concretamente es 2x10²º veces (o sea se, 200000000000000000000 veces) más ácido que el sulfúrico, lo que equivale más o menos a una pKa de -25. Como cabe esperar, este ácido reacciona con prácticamente todo. Sus contenedores son de teflón (politetrafluoroetileno o PTFE).

Limón, con su ácido cítrico

Más de uno habrá entrado aquí pensando que el sulfúrico era el ácido más fuerte que existe, y mira por donde, hay uno que le da 2x10²º patadas. Por cierto, la respuesta a las preguntas del principio es fácil: el ácido acético del vinagre y el ácido cítrico del limón tienen una pKa tan alta (es decir, muy poca fuerza) y están tan concentrados, que no son capaces de quemarte la piel.

Pero, ¿os imagináis echarle ácido fluoroantimónico a la ensalada para aliñarla? Niños, no hagáis eso en casa.