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anión, ácido, base, catión, disociación electrolítica, ecuación Arrhenius, efecto invernadero, energía activación, Premio Nobel
Las teorías de Arrhenius son el primer paso para dar una interpretación molecular de los procesos que ocurren en una reacción química.
En su época se reconocían como bases cuando en una disolución acuosa tenían determinadas características: si la base está bien disuelta la mezcla tiene un sabor amargo; al poner en contacto el papel tornasol con la disolución éste cambia su color de rojo a azul; al tacto éstas sustancias son resbaladizas y jabonosas; y cuando reaccionan con los ácidos dan como productos agua y sales.
Svante August Arrhenius nace en Wijk (1859) Suecia. Estudia en la Universidad de Upsala, donde estudió matemáticas, química y física. Se doctoró en 1884, en su tesis de Licenciatura sienta las bases de la “teoría de la disociación electrolítica”, que más tarde confirmó experimentalmente. De cómo los electrolitos se disociaban en sus iones cuando se encontraban en disolución y la fuerza relativa e dichos iones según fuesen ácidos o bases.
Amplia estudios en Riga, Würxburg, Graz, Amsterdam, Leipzig… Su labor docente se desarrolla en Uppsalla y Estocolmo. Ocupa cargos como profesor de física en la Universidad donde cursó estudios universitarios, alcanzando el grado de catedrático y convirtiéndose en rector. Trabajó en el Real Instituto de Tecnología de Estocolmo y fue director del Instituto Nobel de fisicoquímica.
Recibe el Premio Nobel de Química en 1903 el mismo año que los esposos Curie reciben el Premio Nobel de Física. Muere en el año 1927.
En 1889 publica su trabajo: “sobe la disociación de sustancias en soluciones acuosas”. Sus trabajos fueron sobre diversos campos de la ciencia: poder de difusión de las soluciones, conductividad eléctrica, influencia de la Luna en el estado eléctrico de la Tierra, influencia de los iones y electricidad atmosférica en la salud, el efecto invernadero producido por la contaminación de gases nocivos como en dióxido de carbono, desarrolla la teoría cosmogónica o de la panspermia que explica el nacimiento de la vida en la Tierra, gracias a las bacterias. Desarrolló “la ecuación de Arrhenius”, que explica la relación de la temperatura con la velocidad de las reacciones. También escribió un “Tratado de electroquímica” (1901) y “Tratado de física cósmica” (1903). Murió en 1927 en Estocolmo.
Teoría de la disolución electrolítica
En la segunda parte de sus tesis, “Théorie chimique des electrolytes”, más teórica que la primera, Arrhenius argumentaba que se consideraba una solución de sal como una mezcla de partes “activas” (electrólitos) e “inactivas” (no electrólitos). Al diluir, el número de partes activas se incrementaba. La disolución electrolítica aumentaba con la dilución:
“Todas las sales existen en solución como moléculas complejas, las cuales se descomponen parcialmente al diluirse. Con ayuda de esta representación se explican las propiedades de las sales en todas las diluciones, así como también las propiedades de todos los electrólitos en concentraciones suficientemente elevadas”.
Arrhenius proponía que los electrolitos, sustancias que en disolución permiten el paso de la corriente eléctrica, se disociaban al entrar en disolución, formando iones, en tal proporción, que el número de cargas totales de los aniones (iones con carga negativa) era igual que el número de cargas totales de los cationes (iones con carga positiva), formaban disoluciones eléctricamente neutras.
La concentración es la magnitud química y elemental en electroquímica que expresa la cantidad de un elemento o de un compuesto por unidad de volumen. En el sistema Internacional se emplea el mol/m3. A cada sustancia le corresponde un valor de solubilidad, que es la cantidad máxima de ella (soluto) que puede haber en una disolución, y depende de condiciones como la temperatura, la presión, otras sustancias disueltas o en suspensión y cuál sea la cantidad y la concentración de ellas. En química para expresar cuantitativamente la proporción entre un soluto y el disolvente en una disolución se emplean: molaridad, normalidad, molalidad, formalidad, porcentaje en peso, porcentaje en volumen, fracción molar, partes por millón, partes por billón, partes por trillón, etc.
Teoría de ácidos y bases
Definió las sustancias ácidas como sustancias químicas que contienen hidrógeno y al ser disueltas en agua se producía una concentración de iones de hidrógeno o protones, mayor que la del agua pura. Y definió a la base como una sustancia química que al ser disuelta en agua produce iones hidroxilo OH-.
Teoría del efecto invernadero
Calculó por primera vez como el CO2 atmosférico retiene en la atmósfera la radiación infrarroja proveniente del Sol. Mediante la “Ley de Stefan-Boltzmann” formuló su Ley de efecto invernadero: si la cantidad de ácido carbónico (CO2) aumenta en progresión geométrica, el aumento de la temperatura aumentará casi en progresión aritmética.
Una duplicación del CO2 provocaría un aumento de temperatura de 5-6º.
Teoría del ion electrón
Arrhenius definió a los ácidos como sustancias del tipo HX que en solución se disocian produciendo H+ y X-, definiendo a las bases MOH, como sustancias que en solución producen M+ y OH-, y a la neutralización como el resultado de la combinación de esos iones.
La reacción de neutralización para su definición sería:
H+ + OH- —— H20 + sales
Representando por AH la fórmula de un ácido genérico, la reacción de disociación del ácido se puede escribir, de acuerdo a las ideas de Arrhenius, en la forma:
AH << A- (aq) + H+ (aq)
En los ácidos fuertes la reacción estaría desplazada hacia la derecha de modo que abundarían más los iones H+ (aq).
Generalizando los resultados de las anteriores reacciones, Arrhenius concluyó que eran bases todas aquellas sustancias capaces de dar en disolución acuosa iones OH-.
Teoría de la panspermia
Popularizó este término al desarrollar la hipótesis cosmogónica en los libros “Escritos de la física cósmica” y “El devenir de los mundos”. El Universo es una inmensa máquina térmica funcionando entre manantiales calientes (las estrellas) a los fríos (las nebulosas). Se traslada la vida o las moléculas necesarias para formar la vida de un astro a otro.
Teoría de Arrhenius
La velocidad de una reacción depende de la temperatura, de la composición. En la ecuación de Arrhenius:
• K0 : representa el factor de frecuencia
• Ea : la energía de activación de la reacción
A temperatura constante cuanto mayor es la Ea, mas pequeña será la constante de velocidad y más lenta será la velocidad de reacción. Si las velocidades de reacción son rápidas, la Ea será pequeña.
Hay un nivel de energía del estado activado en la formación de los productos a partir de los reactantes, una barrera de energía que debe superarse: “Energía de Activación”.
Bibliografía:
• William H. Brock; “Historia de la Química”, Editorial Alianza; 1998
• Enciclopedia Británica. Svante Arrhenius.
https://www.britannica.com/biography/Svante-Arrhenius
Links relacionados:
• The Nobel Prize in Chemistry 1903. Nobelprize.org. Svante Arrhenius.
https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1903/arrhenius-facts.html
• Uppsala University. Research
https://www.uu.se//en/research#__utma=1.1668933299.1528043798.1528043798.1528043798.1&__utmb=1.1.10.1528043798&__utmc=1&__utmx=-&__utmz=1.1528043798.1.1.utmcsr=google|utmccn=(organic)|utmcmd=organic|utmctr=(not%20provided)&__utmv=-&__utmk=85956505
