Es una reacción química entre una molécula de agua y otra molécula, en la cual la molécula de agua se divide y sus átomos pasan a formar parte de otra especie química. Esta reacción es importante por el gran número de contextos en los que el agua actúa como disolvente.

En la hidrólisis ácido-base el agua se divide en el ion hidroxilo OH- y un ion H+ (el cual es inmediatamente hidratado para formar el ion hidronio H3O+). Esta reacción sucede espontáneamente en agua pura, y en el equilibrio la concentración de iones hidronio en agua es [H3O+] = 1 × 10–7 M. Esta es también la concentración de iones hidroxilo puesto que cada molécula de agua que se divide genera un hidroxilo y un hidronio. Dicho equilibrio se denomina autoprotólisis.

La adición de algunas sustancias al agua, por ejemplo una sal, modifica el equilibrio.1 Al ser disueltos en agua, los iones constituyentes de una sal se combinan con los iones hidronio, hidroxilo, o ambos, procedentes de la disociación del agua. Al consumirse estos iones se modifica su concentración y, como consecuencia, se modifica el valor del pH.

Los iones A-, BH+ procedentes de ácidos débiles AH, bases débiles B o sales AB se hidrolizan por acción del agua, dependiendo el grado de la reacción de la debilidad del ácido o de la base, y la solubilidad de la sal; los iones procedentes de ácidos o bases fuertes no se hidrolizan apreciablemente. Tanto la reacción como su constante de equilibrio se pueden obtener por combinación de la reacción ácido-base con la reacción de autoprotólisis del agua. Así, las sales obtenidas a partir de ácidos y bases fuertes no se hidrolizan, las obtenidas a partir de ácidos y bases débiles se hidrolizan de forma que el pH depende de las dos constantes, y en las obtenidas a partir de una combinación de ácido y base en las que sólo uno es fuerte, será el fuerte el que determine el pH.

Un tampón, buffer, solución amortiguadora o solución reguladora es la mezcla en concentraciones relativamente elevadas de un ácido débil y su base conjugada, es decir, sales hidrológicamente activas. Tienen la propiedad de mantener estable el pH de una disolución frente a la adición de cantidades relativamente pequeñas de ácidos o bases fuertes. Este hecho es de vital importancia, ya que solamente un leve cambio en la concentración de hidrogeniones en la célula puede producir un paro en la actividad de las enzimas.

Para poder entender con claridad el mecanismo que utiliza el organismo para evitar cambios significativos de pH, pondremos un ejemplo de actuación del tampón de más importancia en el organismo, el equilibrio de ácido carbónico (H2CO3) y bicarbonato (HCO3-), presente en el líquido intracelular y en la sangre. Como producto del metabolismo se produce CO2 que al reaccionar con las moléculas de agua produce ácido carbónico, un compuesto inestable que se disocia parcialmente y pasa a ser bicarbonato según el siguiente equilibrio:

CO2 + H2O  H2CO3  HCO3- + H+

Entonces, el bicarbonato resultante se combina con los cationes libres presentes en la célula, como el sodio, formando así bicarbonato sódico (NaHCO3), que actuará como tampón ácido. Supongamos que entra en la célula un ácido fuerte, por ejemplo, ácido clorhídrico (HCl):

HCl + NaHCO3 → NaCl + CO2 + H2O

Como se puede ver en la anterior reacción el efecto ácido clorhídrico queda neutralizado por el bicarbonato de sodio y resultan como productos sustancias que no provocan cambios en el pH celular y lo mantienen en su valor normal, que es 7,4.

El ph del organismo es como la temperatura corporal, se necesita de cierto valor para que la fisiología actué correctamente o en forma ideal, por ejemplo, en el estómago el pH es muy ácido necesario para digerir las proteínas y otros alimentos, por lo tanto si hubiera un incremento no se efectuaría correctamente la digestión, para eso existen las soluciones buffer, mantienen el pH en ciertos valores, lo mismo sucede en todas la partes del organismo, cada sector funciona a un pH distinto de acuerdo a la función que cumpla

En el caso de la sangre humana, el pH debe mantenerse entre 7,37 y 7,43 (valor del plasma sanguíneo arterial a 37ºC). Valores superiores de pH (más básicos) suponen un trastorno en la salud denominado alcalosis (por encima de 7,80 se produce la muerte), mientras que valores inferiores (más ácidos) suponen un trastorno denominado acidosis (por debajo de 7,00 se produce la muerte).Por tanto, es de esperar que el cuerpo humano tenga algún mecanismo que permita mantener el pH dentro del margen adecuado y, por tanto, que nos permita mantenernos sanos (o vivos). El primer mecanismo es la eliminación de ácidos y bases por la respiración o la función renal y, el segundo, la presencia de especies que actúan como disolución reguladora, amortiguadora o tampón.

Nos centraremos en los tampones inorgánicos de la sangre (otras sustancias orgánicas, como la hemoglobina, presentan también un efecto tampón). Son:

SISTEMA TAMPÓN DEL BICARBONATO (ÁCIDO CARBÓNICO/BICARBONATO).

La efectividad química de este tampón como regulador de la sangre es limitada pero, puesto que está en abundancia y que está implicado también en el intercambio de CO2 en los pulmones (es un mecanismo abierto) se hace indispensable para el mantenimiento del pH sanguíneo. El equilibrio implicado es el siguiente:

H2CO3 + H2O <–> HCO3(-) + H3O+

(Como vemos, se trata de un ácido débil y su base conjugada, que es la definición esencial de solución reguladora)

SISTEMA TAMPÓN DI HIDRÓGENO FOSFATO HIDRÓGENO FOSFATO.

Químicamente es más eficaz que el sistema tampón de bicarbonato para la regulación del pH pero, puesto que sus concentraciones en sangre son bajas, su importancia es menor. El equilibrio implicado es:

H2PO4(-) + H2O <–> HPO4(2-) + H3O+

El mecanismo de reacción es el conjunto de las fases o estados que constituyen una reacción química. Los mecanismos de reacción están ligados a la dinámica química.

Desde un punto de vista termodinámico, una ecuación química, los reactivos son el estado inicial y los productos el estado final, hay una variación de energía libre. La energía libre debe ser negativa ya que será una reacción espontánea, es decir, que la reacción podrá llevarse a cabo sin ningún impedimento termodinámico.Para hacer más fácil la explicación será mejor hacerla con un ejemplo: Para hacer el enlace A-B, los reactivos se tienen que cortar las distancias, pero esto aumenta la fuerza de repulsión de los electrones. Para evitar esta repulsión, los reactivos tendrán que acercarse con suficiente energía cinética. Por encima de esta energía, las moléculas A y B forman enlaces y a la vez, las moléculas B y C están rompiendo el suyo. En este momento hay un complejo formado por A, B y C, llamado complejo activado. Al final todos los enlaces del B y C serán rotos y los enlaces A y B serán formados, es decir, los productos.También hay que hacer mención de la energía de activación , que es la diferencia entre la energía de los reactivos y la del complejo activado.

Se puede considerar como una barrera energética que debe pasar los reactivos para pasar a ser productos.

TiposReacciones elementales o concertadasUna reacción elemental transcurre en solo una etapa. Esta reacción se produce con una formación de un solo complejo activado y solo tiene que superar una barrera energética. Se representa en una sola ecuación química.

Existen 3 tipos de reacciones elementales, los cuales son:

Combinación: A+B → ABDescomposición: AB → A+BDesplazamiento: AB+C → AC+B

Reacciones complejasUna reacción compleja transcurre en 2 o más etapas, con formación de intermediarios. También podemos decir que es un conjunto de reacciones elementales, donde hay más de una formación de complejos activados diferentes y supera diferentes barreras energéticas. Se expresa en varias ecuaciones químicas o una global. En la ecuación química global, representa el estado inicial y el estado final del global de las reacciones, pero no presenta como ha transcurrido la reacción.Los intermediarios son moléculas que aparecen en el mecanismo de la reacción, pero no en la ecuación inicial.

Se denomina reacción de reducción-oxidación, de óxido-reducción o, simplemente, reacción redox, a toda reacción química en la que uno o más electrones se transfieren entre los reactivos, provocando un cambio en sus estados de oxidación.

Para que exista una reacción de reducción-oxidación, en el sistema debe haber un elemento que ceda electrones, y otro que los acepte:

El agente oxidante es el elemento químico que tiende a captar esos electrones, quedando con un estado de oxidación inferior al que tenía, es decir, siendo reducido.

El agente reductor es aquel elemento químico que suministra electrones de su estructura química al medio, aumentando su estado de oxidación, es decir, siendo oxidado.

Cuando un elemento químico reductor cede electrones al medio, se convierte en un elemento oxidado, y la relación que guarda con su precursor queda establecida mediante lo que se llama un «par redox».

Análogamente, se dice que, cuando un elemento químico capta electrones del medio, este se convierte en un elemento reducido, e igualmente forma un par redox con su precursor oxidado.

LA OXIDACIÓN es una reacción química muy poderosa donde un elemento cede electrones, y por lo tanto aumenta su estado de oxidación.  Se debe tener en cuenta que en realidad una oxidación o una reducción es un proceso por el cual cambia el estado de oxidación de un compuesto.

LA REDUCCIONEn química, reducción es el proceso electroquímico por el cual un átomo o ion gana electrones. Implica la disminución de su estado de oxidación. Este proceso es contrario al de oxidación.Cuando un ion o un átomo se reducen presenta estas características:*Gana electrones.*Actúa como agente oxidante.*Es reducido por un agente reductor.*Disminuye su estado o número de oxidación.

El número de oxidación de todos los elementos sin combinar es cero. Independientemente de la forma en que se representen.

El número de oxidación de las especies iónicas monoatómicas coincide con la carga del ion.El número de oxidación del hidrógeno combinado es +1, excepto en los hidruros metálicos, donde su número de oxidación es –1 (ej: AlH3, LiH)

El número de oxidación del oxígeno combinado es –2, excepto en los peróxidos, donde su número de oxidación es –1 (ej.:Na2O2, H2O2).

El número de oxidación en los elementos metálicos, cuando están combinados es siempre positivo y numéricamente igual a la carga del ion.

El número de oxidación de los halógenos en los hidrácidos y sus respectivas sales es –1, en cambio el número de oxidación del azufre en su hidrácido y respectivas sales es –2.

El número de oxidación de una molécula es cero. O lo que es lo mismo, la suma de los números de oxidación de los átomos de una molécula neutra es cero.

MEDIO ÁCIDOEn medio ácido se agregan hidronios (cationes) (H+) y agua (H2O) a las semirreacciones para balancear la ecuación final.Del lado de la ecuación que haga falta oxígeno se agregarán moléculas de agua, y del lado de la ecuación que hagan falta hidrógenos se agregarán hidronios.

MEDIO BÁSICOEn medio básico se agregan iones hidroxilo (aniones) (OH−) y agua (H2O) a las semirreacciones para balancear la ecuación final.Por ejemplo, tenemos la reacción entre el Permanganato de Potasio y el Sulfito de Sodio.

El primer paso es escribir la reacción sin balancear: Luego se divide en dos semirreacciones: Cada semirreación se balancea de acuerdo con el

número y tipo de átomos y cargas. Como estamos en medio ácido los iones H+ se agregan para balancear los átomos de Hy se agrega H2O para

balancear los átomos de O. Finalmente se multiplica cada semirreación por un

factor para que se cancelen los electrones cuando se sumen ambas semireacciones.

Reacción Balanceada: En algunos casos es necesario agregar

contraiones para terminar de balancear la ecuación. Para este caso, si se conociera el anión de la sal magnésica, ese seria el contraión. Se agrega por igual de ambos lados de la ecuación lo necesario para terminar de balancearla.

•El primer paso es escribir la reacción sin balancear: Luego se divide en dos semirreacciones: • Cada semirreación se balancea de acuerdo

con el número y tipo de átomos y cargas. Como estamos en medio alcalino los OH− se agregan para balancear los átomos de H y normalmente se agrega la mitad de moléculas de H2O del otro lado de la semirreación para

balancear los átomos de O. • Finalmente se multiplica cada semirreación

por un factor para que se cancelen los electrones cuando se sumen ambas semireacciones.

Ecuación balanceada:•Reacción Balanceada: •En este caso se agregaron contraiones para terminar de balancear la ecuación (los cationes K+ 

Balanceo de las ecuaciones RedoxLas reacciones electroquímicas se pueden balancear por el método ion-electrón donde la reacción global se divide en dos semirreacciones (una de oxidación y otra de reducción), se efectúa el balance de carga y elemento, agregando H+, OH−, H2O y/o electrones para compensar los cambios de oxidación. Antes de empezar a balancear se tiene que determinar en que medio ocurre la reacción, debido a que se procede de una manera en particular para cada medio.

Los cálculos estequiométricos se basan en las relaciones fijas de combinación que hay entre las sustancias en las reacciones químicas balanceadas. Estas relaciones están indicadas por los subíndices numéricos que aparecen en las fórmulas y por los coeficientes. Este tipo de cálculos es muy importante y se utilizan de manera rutinaria en el análisis químico y durante la producción de las sustancias químicas en la industria. Los cálculos estequiométricos requieren una unidad química que relacione las masas de los reactantes con las masas de los productos. Esta unidad química es el mol.

Se dice que una ecuación química se encuentra ajustada, equilibrada o balanceada cuando respeta la ley de conservación de la materia, según la cual la cantidad de átomos de cada elemento debe ser igual del lado de los reactivos (antes de la flecha) y en lado de los productos de la reacción (después de la flecha).Para balancear una ecuación, se deben ajustar los coeficientes, y no los subíndices. Esto es así porque cada tipo de molécula tiene siempre la misma composición, es decir se encuentra siempre formada por la misma cantidad de átomos, si modificamos los subíndices estamos nombrando a sustancias diferentes:

Finalmente la flecha indica cual es el sentido predominante en el cual la reacción química progresa. Así en el ejemplo anterior vemos que CH4 y O2 se encuentran en la situación "antes de",

es decir del lado de los reactivos y H2O y CO2 se

encuentran en la situación de "después de", es decir del lado de los productos.