Ph y Sus Definicioenes

CONCEPTO Y MEDIDA DEL pH
DISOCIACION DEL AGUA El agua, como electrolito débil que es, se disocia en muy escasa proporción según la reacción siguiente: H2O + H2O H3O+ + OH-, o en forma simplificada:

H2O H+ + OH-

Dado que el agua es capaz de originar tanto H+ como OH-, se comporta como ácido y como base. Se dice, por tanto, que el agua es una sustancia anfótera o anfolito. Según la ley deacción de masas (LAM): Keq =

H+ OHH2

Como la concentración del agua no disociada es muy grande (55,5 M) y permanece prácticamente inalterada, su valor se incluye en la constante, que pasa a llamarse producto iónico del agua (Kw): [OH-] [H+] = Keq [H2O] = Kw El valor de Kw , medido a 24º C es 10-14. Como este valor es constante, las concentraciones de H+ y OH- guardan una relación inversa: siuna de ellas aumenta, la otra disminuye. En el agua pura ambas concentraciones son iguales: [H+] = [OH-] = 10-7 M Para aplicar con rigor la LAM, a disoluciones moderadamente concentradas, debemos sustituir el concepto de concentración por el de actividad. La actividad de un ión se define como el producto de su concentración (c) por el llamado coeficiente de actividad (γ): a=γc Así, para el ión H+tenemos que:

O

aH+ = γ [H+]

pH 1

y por lo tanto, pH = -log aH+ El coeficiente de actividad (γ) vale 1 a dilución infinita. Para disoluciones algo concentradas su valor es menor que 1. Para calcular el valor de γ para una sal se utiliza la siguiente fórmula: - log γ = 0,509 ZAZB donde ZA es la carga del anión, ZB es la carga del catión y µ la fuerza iónica. La fuerza iónica es unamedida de la intensidad del campo eléctrico en la disolución y se calcula mediante la expresión:
µ=1 2

∑ c Z2,

Se observa que a dilución infinita (c 0), la fuerza iónica tiende a cero (µ 0), y por lo tanto log γ 0 y γ 1, con lo cual la actividad coincide con la concentración. A medida que aumenta la concentración, también lo hace la fuerza iónica y con ella el valor de -log γ, con lo cual elcoeficiente de actividad γ se hace menor, y se hará más patente la diferencia entre concentración y la actividad. En los cálculos que se realicen a partir de ahora, para simplificar, consideraremos que γ = 1 y que la actividad es igual a la concentración, pero como acabamos de ver, no siempre es cierto.

CONCEPTO DE pH Del producto iónico del agua se deduce que las concentraciones de H+ y OHestánrelacionadas de tal modo que conocida una de ellas se obtiene la otra de forma inmediata: OH- = 10 + H
-14

Para simplificar el manejo de magnitudes exponenciales se ha establecido el concepto de pH. pH es el logaritmo de la concentración de iones H+, con el signo cambiado: pH = -log [H+] => [H+] = 10-pH OH-, con Análogamente, se define pOH como el logaritmo de la concentración de iones elsigno cambiado:

pH 2

pOH = -log [OH-] => [OH-] = 10-pOH Se puede establecer la siguiente relación entre el pH y el pOH. Partiendo de la expresión del producto iónico del agua (Kw): [H+] [OH-] = 10-14 tomando logaritmos: log [H+] + log [OH-] = -14, y cambiando de signos se obtiene que: -log [H+] - log [OH-] = 14 o lo que es lo mismo, pH + pOH = 14 Las disoluciones ácidas tienen una [H+] mayorque la del agua pura (10-7 M) y por lo tanto tendrán un pH < 7 (pOH > 7). Las disoluciones básicas, por el contrario, tienen una [H+] menor que la del agua pura (10-7 M) y tendrán un pH > 7 (pOH < 7). El agua destilada tiene pH = pOH = 7 (disolución neutra). Como la escala de pH es logarítmica, la variación de pH en una unidad (en un sentido o en otro) es igual a una variación de la [H+] 10 vecesmayor. En otras palabras, mientras el pH varía en progresión aritmética, la [H+] lo hace en progresión geométrica. IONIZACION DE ACIDOS Y BASES Los ácidos y bases fuertes se disocian por completo, es decir, la totalidad de los iones H+ u OH- están en forma libre, y su concentración dependerá de la concentración del ácido o de la base de donde provienen. En una disolución 10-2 M de H2SO4, por...