Acidos y bases

Constante de Ionización del agua
El agua es considerada un electrolito débil porque se disocia muy poco:
H2O + H2O H3O+ + OH-
La expresión de su constante de equilibrio es:
Cuando la solución es muy diluida, la concentración de agua no disociada puede considerarse constante por lo que:
[H3O+] [OH-] = Ke [H2O]2
Que nos genera una nueva constante llamada Kw
Que se conoce como constante dedisociación del agua (water) cuyo valor a 25°C es de 1x10-14
En el agua pura todos los iones [H3O+] [OH-] proceden de las moléculas de agua ionizadas, de modo que por cada X de moles/Litro del ión H3O+ que se forme también existirá X de moles/Litro del ión OH- por lo que:
[H3O+] [OH-] = 1x10-14
(X) (X) =1x10-14
(X)2=1x10-14
X=1x10-7
Por lo que [H3O+]= [OH-]=1x10-7en el agua pura.
Por esocuando agregamos un ácido variamos la concentración de los iones H3O+ y cuando agregamos una base variamos la concentración de los iones OH-.
ESCALA DE pH
La escala que nos indica que tan acida o alcalina es una sustancia o una disolución se conoce como escala de pH y tiene valores de 0 a14
En el punto medio se encuentra el pH del agua que es de 7, las sustancias con pH menor a 7 se consideranacidas y las sustancias con pH mayores a 7 se consideran alcalinas.
POTENCIAL DE HIDRÓGENO
La acidez o alcalinidad de una solución se expresa matemáticamente como el logaritmo decimal de la inversa de la concentración de los iones hidronio [H3O+] en moles/L, a este valor se le conoce comúnmente como pH de una disolución acida o pOH de una disolución alcalina.
Conociendo el pH o pOH de unadisolución se puede conocer la concentración de iones hidronio [H3O+] o iones [OH-] con la siguiente formula
También llamado antilogaritmo
Es común relacionar el pH y el pOH a partir de la constante de ionización mediante la siguiente expresión matemática
pH + pOH = 14
por lo que conociendo el pH se puede obtener el pOH como pOH = 14 –pH y viceversa.
Ejemplos:
1. Si la concentración de H3O+ en unadisolución tiene un valor de 3x10-4 M. Determine su pH y pOH e indique el tipo de disolución que es con base en el valor de pH obtenido.
Solución
[H3O+]= 3x10-4 M.
pH = -log [H3O+] = - log [3x10-4] = 3.52
pOH = 14 –pH = 14 – 3.52 = 10.48
Como el pH de la disolución es menor a 7 tenemos una disolución acida.
2. Calcular el pOH de una solución de 0.1 M de amoniaco que esta ionizada en un 4.2%NH3 + H2O NH4+ + OH-
De acuerdo con la reacción de ionización del amoniaco y el porciento de disociación que es del 4.2% la concentración molar de OH- es
0.1 x 0.042 = (1x10-1)(4.2x10-2) = 4.2x10-3
por lo que el pOH =-log 4.2x10-3 = 2.376 y el pH es pH= 14 – pOH = 11.624

3. Calcular la concentración de iones hidronio [H3O+] o iones [OH-] para la disoluciones cuyos pH son:
a) 4 b) 3.6
a)[H3O+]= 10pH= 104= 1x10-4 M.
b) [H3O+]= 10pH= 103.6= 2.512x10-4 M.
FUERZA DE ÁCIDOS Y BASES
La forma en que se ionizan y disocian los ácidos y las bases determina su fuerza, se dice que los ácidos fuertes son aquellas sustancias que en solución acuosa se ionizan totalmente generando una alta concentración de [H3O+] cuyos valores de pH van de 0 a 3.9 por ejemplo el H2SO4, HNO3 y HCl.
Ácidosdébiles son aquellos cuya disolución acuosa se ioniza poco y sus valores de pH van de 4 a 6.9, por lo que son menos agresivos y su conductividad eléctrica es menor. Ejemplos de ácidos débiles son el CH3-COOH, el H2S y el H2CO3.
Las bases fuertes son aquellas que en solución acuosa se ionizan y disocian totalmente generando una alta concentración de OH- y son hidróxidos de los grupos IA y IIA como elBa, K, Na, Be, etc. reacción de forma corrosiva sobre la materia orgánica y sus valores de pH son de 12 a 14.
Las bases débiles en solución tienen concentración de OH- como el Mg(OH)2 y en general los hidróxidos de los metales de transición (Grupo B), sus valores de pH son de 7.01 a 12.59.
Tabla de Escala de pH
pH
Fuerza
Ejemplo
0
Fuerte
HCl
1
Fuerte
Acido baterías, gástrico
2...