Quimica

ACIDOS Y BASES. CÁLCULO DE PH. QUÍMICA PARA ESTUDIANTES.
Cómo puede hallarse el pH de una solución? Existen distintos métodos:
Por medio de cálculo conociendo la concentración inicial y si fuera un ácido o base débil la constante de disociación (Ka o Kb), analíticamente por medio de una volumetría ácido – base utilizando un indicador adecuado para el punto final, o por medio de un peachímetro.Por medio de cálculo: datos necesarios, concentración inicial (en molaridad), constante de equilibrio si fuera un ácido o base débil.
Ejemplos:
Calcular  el pH de una solución 0,1 M de HCl (ácido clorhídrico) . Como es un ácido fuerte, se considera que se encuentra totalmente disociado a los fines del cálculo y siendo pH = -log (H3O+)  = -log 0,1 = 1 fuertemente ácido 
Calcular el pH de unasolución 0,01 M de NaOH (hidróxido de sodio). Al tratarse de una base, debe hallarse el pOH. Como es fuerte, se considera totalmente disociada, de modo que la concentración de equilibrio de OH- será igual a la inicial: 0,01
POH = -log 0,01 = 2   para sacar el pH, se debe recordar que pH + pOH = 14 o sea que en este caso:
PH  = 14 – 2 = 12 fuertemente alcalino, lo que habría de esperar en una basefuerte como la soda caústica.
Por otra parte si se tratara de un ácido o base débil, debe tenerse en cuenta la constante de disociación (da la relación entre especies disociadas y sin disociar, o sea, idea de cuán disociado está para hallar la concentración de equilibrio de H3O+  o OH-.

Ejemplos:
Cuál será el pH de una solución 0,01 M de ácido acético?  (ácido débil, Ka = 1,8 . 10-5) El pHsigue siendo: -log   (H3O+), lo que se halla de diferente manera es (H3O+):
 pH = -log  √ Ci x Ka        
Siendo 
Ci : concentración inicial del ácido (0,01)
Ka: constante de disociación del  ácido (en tablas)
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Autoionización del Agua
Artículo principal: Autoionización del agua.
La autoionización del agua es la reacción química en la quedos moléculas de agua reaccionan para producir un ion hidronio (H3O+) y un ion hidróxido (OH−):
2 H2O (l)  H3O+ (aq) + OH− (aq)
El agua es un electrolito débil, por lo que conduce la corriente eléctrica en una fracción pequeñísima, debido a que se encuentra poco disociada.
H2O + H2O = H3O+ + OH-
Al ser una reacción reversible, podemos expresarla en función de una constante de equilibrio:
Keq=[H3O+]·[OH-]
Al ser el agua una especie pura, no se le considera en la expresión, por ende, la constante de equilibrio del agua queda expresada en función de la presencia de los dos iones formados.
Mediante procesos electroquímicos, se pudo comprobar que la constante de equilibrio de esta relación tiene un valor de:
[H3O+] = [OH-] = 1·10-7
Kw=1·10-14
que es conocida como Constantede autoionización del agua
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Relación entre Ka y Kb
Por la teoría ácido-base de Brønsted-Lowry sabemos que existen pares conjugados ácido-base (un ácido genera una base conjugada y una base genera un ácido conjugado, cuyas fuerzas quedan determinadas por la fuerza opuesta del ácido/base que les dio origen).
Sea HA un ácido débil con Ka < 10-2
Entonces, lareacción queda determinada por:
HA + H2O = H30+ + A-
La expresión de la constante de acidez queda determinada por la siguiente expresión:
Ka= [H30+][A-]/[HA]
Expresando la reacción inversa:
A- + H30+ = HA + H2O
Como A- es una base, se puede expresar su constante de basicidad:
Kb= [HA]/[H30+][A-]
Lo que indicaría que Ka*Kb=1; pero esta relación es válida sólo para la reacción inversa de lareacción inicialmente planteada.
Si se desea determinar la constante de basicidad de la reacción directa que se ha planteado inicialmente, tenemos que considerar al agua.
Se sabe que Kw=[H3O+)[OH-]
Como la concentración de iones hidronio (H3O+) está determinada para la reacción por Ka, entonces:
Kw=Ka[OH-]
Y, del mismo modo, la concetración de iones hidróxilo (OH-), queda determinada por la...