Equilibrio iónicos

I.- EQUILIBRIOS Iu00d3NICOS
Existe una enorme cantidad de equilibrios iónicos en solución acuosa, sin
embargo, son de especial interés en ramas tan diversas como la biología y la industria,
aquellos equilibrios en los cuales tienen participación directa los protones y los
oxhidrilos. Veremos que en ellos el agua tiene una participación primordial.

I.- 1.- Disociación del agua
Hemos vistoque los protones son capaces de reaccionar en forma completa con
los oxhidrilos. Sin embargo, hay que aclarar que esta reacción es también reversible.
El haberla supuesto una reacción completa es válido desde un punto de vista práctico
ya que el equilibrio se encuentra muy desplazado hacia la formación del agua.
Plantearemos ahora el equilibrio correspondiente pero desde un punto de vistaopuesto tomando al agua como reactivo:
H2 O

H+ + OH-

La constante de equilibrio de esta reacción no contendrá la [H2O] ya que es un
líquido puro; en consecuencia:
K = [H+] · [OH-]
Esta constante, denominada producto iónico del agua, Kw, tiene un valor de 1014
a 25 ºC. Esto significa que aproximadamente 1 molécula de cada 1.000 millones está
disociada en sus iones.
Por el significado quehemos visto para las constantes de equilibrio se
comprende que en toda solución acuosa a 25ºC, deberá cumplirse que el producto
iónico sea igual a 10-14 . En adelante trabajaremos sólo a esa temperatura.

I. 2.- Soluciones acuosas de ácidos e hidróxidos
En un sistema con agua pura exclusivamente puede observarse que la
autoionización del agua conducirá necesariamente a concentracionesiguales de H+ y
OH- al alcanzar el equilibrio. Esta condición sumada a la del producto iónico dará como
resultado que
[H+] = [OH-] = 10-7 M
Compruébelo.

Si al agua le agregamos un ácido (sustancia capaz de ceder protones), según el
principio de Le Chatelier, habrá un desplazamiento del equilibrio de disociación del
agua hacia la izquierda hasta que el producto iónico coincida nuevamente con10-14 .
Es claro que en el nuevo equilibrio la [H+] será mayor que la [OH-]. El lector podrá
comprobar que para que esta última condición y el producto iónico se cumplan
simultáneamente, la [H+] deberá ser mayor a 10-7 M mientras que [OH-] será menor a
ese valor.
Una situación similar aunque opuesta se dará al agregar un hidróxido (sustancia
capaz de ceder oxhidrilos) al agua. En el equilibriodeberá cumplirse que la [OH-] sea
mayor a 10-7 M y la [H+] menor a ese valor.
Las soluciones acuosas donde [H+] > [OH-] se denominan ácidas.
Las soluciones acuosas donde [H+] < [OH-] se denominan básicas o alcalinas.
Por último aquellas donde [H+] = [OH-] son neutras.

I.- 3.- Escala de pH
En la mayoría de las soluciones acuosas, las concentraciones de H+ están en el
rango de 10-14 y 1 M,lo que implica manejarse con números en un rango muy amplio.
Algo semejante ocurre con las concentraciones de los OH- . Por tal motivo, se ha
inventado una escala para expresar la acidez de una solución pero que permita
manejar números en un rango más estrecho. Así, se ha definido el potencial hidrógeno
o pH como - log (H+); del mismo modo, se ha definido el pOH como -log (OH-). Laincorporación del log permite la reducción del rango numérico usado; por otro lado el
signo menos permite utilizar valores, generalmente, positivos de pH y pOH. Sin
embargo, esto trae aparejado que mayores concentraciones de H+ den pH menores.
El producto iónico del agua tiene validez en cualquier solución acuosa a la
temperatura adecuada; esta expresión puede reescribirse incorporando los términos pHy pOH. Para ello tan sólo debe aplicarse logaritmos y cambiar de signos a un lado y
al otro del producto iónico. Así:
pH + pOH = 14

(válido a 25ºC)

Recordando que las concentraciones de H+ en soluciones ácidas, básicas y
neutras, son respectivamente mayores, menores e iguales a 10-7 M, puede obtenerse que
los pH serán menores, mayores e iguales a 7 respectivamente. En las mismas...