Técnico Químico
Páginas: 8 (1823 palabras)
Publicado: 8 de agosto de 2012
Cálculos de pH en soluciones acuosas
Definiciones de Arrhenius y Ostwald para ácidos y bases:
Ácido: sustancia que en agua libera iones hidrógeno.
Por ejemplo el ácido clorhídrico por ionización da iones hidrógeno e iones cloruro:
HCl ( H+ + Cl-
Base: sustancia que por ionización en agua da iones oxidrilo.
El hidróxido de sodioes una base porque da por ionización:
NaOH ( Na+ + OH-
El pH de las soluciones acuosas:
p es un operador matemático que significa –log10. Su utilidad consiste en nuestro caso en expresar concentraciones de ácidos y bases bajo una forma numérica más simple y práctica.
Teniendo en cuenta que
pH = - log ( H+ (
puede calcularse conociendola concentración molar de H+ de soluciones de ácidos.
Ejemplo de cálculo de pH en soluciones de ácidos:
Si se tiene una solución de H2SO4 que tiene una concentración 0,05 M. Calcular su pH.
Sabiendo que el ácido sulfúrico disocia en:
H2SO4 ( 2 H+ + SO4-2
a partir de un mol de H2SO4 se obtienen 2 moles de H+, por lo tanto, a partir de unasolución 0,05 M de ácido se obtendrá una concentración del doble en H+.
Su pH será:
pH = - log ( H+( = - log (2 . 0,05) = - log 0,1 = 1
El pH en soluciones de bases:
Si desea calcularse pH de soluciones de bases, aquí no se sabe en forma directa la ( H+(. Debemos recurrir a la expresión de la disociación del agua o autoprotólisis del agua, en donde:H2O ( H+ + OH-
El sistema, representado por una doble flecha, expresa un equilibrio entre moléculas de agua y sus iones. Este equilibrio es dinámico, no estático. En forma permanente moléculas de agua disocian (hacia la derecha) a la vez que iones H+ y OH- se asocian para formar moléculas de agua (hacia la izquierda).
A 25 ºC, la concentración de iones H+ y OH- es de 1. 10-7 M respectivamente, lo que indica que muy pocas moléculas de agua estarán disociadas (una de cada 100.000 aprox.), pero las suficientes como para poder contarlas.
El producto de las concentraciones molares de estos iones se define como producto iónico del agua (Pi) o constante del agua (Kw de las siglas en inglés). Este valor es constante a esa temperatura.
Kw = ( H+( . (OH-( = 10-7 . 10-7 = 1 . 10-14
Si ahora operamos con logaritmos sobre esta expresión se obtiene:
( H+( . ( OH-( = 1 . 10-14
log (( H+( . ( OH-() = log (1 . 10-14)
log ( H+( + log ( OH-() = log 10-14 = -14
multiplicando por -1:
- ( log ( H+( + log ( OH-( ) = - ( -14)
- log ( H+( - log ( OH-( ) = 14
como p =-log :
pH + pOH = 14
De este modo en una solución de un hidróxido podemos calcular primero el pOH conociendo la concentración molar de oxidrilos y luego calcular el pH por diferencia con 14.
Ejemplo de cálculo de pH en soluciones de bases:
Si se cuenta con una solución de NaOH 1,2 . 10-4 M, ¿qué pH tendrá?
La disociación de la base en aguaes:
NaOH ( Na+ + OH-
Por cada mol de NaOH se obtiene un mol de OH-. Entonces por cada 1,2 . 10-4 M en NaOH, tendremos una concentración de 1,2 . 10-4 M en OH-. El pOH será:
pOH = - log ( OH-( = - log (1,2 . 10-4) = 3,92
como pH + pOH = 14, el pH será:
pH = 14 - pOH = 14 - 3,92 = 10,08
Algunas observaciones acerca dela escala de pH:
➢ Se piensa que la escala de pH va de 0 a 14. No es así. Supongamos que contamos con una solución concentrada de HCl, que es 3 M. Su pH será:
pH = - log ( H+( = - log 3 = - 0,48
El pH es inferior a cero. Lo mismo ocurre con soluciones fuertemente alcalinas, por ejemplo la de la soda cáustica concentrada. En este caso el pH será superior a 14....
Definiciones de Arrhenius y Ostwald para ácidos y bases:
Ácido: sustancia que en agua libera iones hidrógeno.
Por ejemplo el ácido clorhídrico por ionización da iones hidrógeno e iones cloruro:
HCl ( H+ + Cl-
Base: sustancia que por ionización en agua da iones oxidrilo.
El hidróxido de sodioes una base porque da por ionización:
NaOH ( Na+ + OH-
El pH de las soluciones acuosas:
p es un operador matemático que significa –log10. Su utilidad consiste en nuestro caso en expresar concentraciones de ácidos y bases bajo una forma numérica más simple y práctica.
Teniendo en cuenta que
pH = - log ( H+ (
puede calcularse conociendola concentración molar de H+ de soluciones de ácidos.
Ejemplo de cálculo de pH en soluciones de ácidos:
Si se tiene una solución de H2SO4 que tiene una concentración 0,05 M. Calcular su pH.
Sabiendo que el ácido sulfúrico disocia en:
H2SO4 ( 2 H+ + SO4-2
a partir de un mol de H2SO4 se obtienen 2 moles de H+, por lo tanto, a partir de unasolución 0,05 M de ácido se obtendrá una concentración del doble en H+.
Su pH será:
pH = - log ( H+( = - log (2 . 0,05) = - log 0,1 = 1
El pH en soluciones de bases:
Si desea calcularse pH de soluciones de bases, aquí no se sabe en forma directa la ( H+(. Debemos recurrir a la expresión de la disociación del agua o autoprotólisis del agua, en donde:H2O ( H+ + OH-
El sistema, representado por una doble flecha, expresa un equilibrio entre moléculas de agua y sus iones. Este equilibrio es dinámico, no estático. En forma permanente moléculas de agua disocian (hacia la derecha) a la vez que iones H+ y OH- se asocian para formar moléculas de agua (hacia la izquierda).
A 25 ºC, la concentración de iones H+ y OH- es de 1. 10-7 M respectivamente, lo que indica que muy pocas moléculas de agua estarán disociadas (una de cada 100.000 aprox.), pero las suficientes como para poder contarlas.
El producto de las concentraciones molares de estos iones se define como producto iónico del agua (Pi) o constante del agua (Kw de las siglas en inglés). Este valor es constante a esa temperatura.
Kw = ( H+( . (OH-( = 10-7 . 10-7 = 1 . 10-14
Si ahora operamos con logaritmos sobre esta expresión se obtiene:
( H+( . ( OH-( = 1 . 10-14
log (( H+( . ( OH-() = log (1 . 10-14)
log ( H+( + log ( OH-() = log 10-14 = -14
multiplicando por -1:
- ( log ( H+( + log ( OH-( ) = - ( -14)
- log ( H+( - log ( OH-( ) = 14
como p =-log :
pH + pOH = 14
De este modo en una solución de un hidróxido podemos calcular primero el pOH conociendo la concentración molar de oxidrilos y luego calcular el pH por diferencia con 14.
Ejemplo de cálculo de pH en soluciones de bases:
Si se cuenta con una solución de NaOH 1,2 . 10-4 M, ¿qué pH tendrá?
La disociación de la base en aguaes:
NaOH ( Na+ + OH-
Por cada mol de NaOH se obtiene un mol de OH-. Entonces por cada 1,2 . 10-4 M en NaOH, tendremos una concentración de 1,2 . 10-4 M en OH-. El pOH será:
pOH = - log ( OH-( = - log (1,2 . 10-4) = 3,92
como pH + pOH = 14, el pH será:
pH = 14 - pOH = 14 - 3,92 = 10,08
Algunas observaciones acerca dela escala de pH:
➢ Se piensa que la escala de pH va de 0 a 14. No es así. Supongamos que contamos con una solución concentrada de HCl, que es 3 M. Su pH será:
pH = - log ( H+( = - log 3 = - 0,48
El pH es inferior a cero. Lo mismo ocurre con soluciones fuertemente alcalinas, por ejemplo la de la soda cáustica concentrada. En este caso el pH será superior a 14....
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