4.3.3 Procedimientos para el cálculo de [H+] y [OH-], pH y pOH en soluciones acuosas de ácidos y bases fuertes, y ácidos y bases débiles.CÁLCULO DE CONCENTRACIONES AL EQUILIBRIO

En esta sección aplicaremos la constante de equilibrio, la aplicación incluye la

determinación del valor de Ke, la determinación de la concentración de una

especie del lado de reactivos o bien del lado de productos.

Ejemplo 1: Calcula el valor de la constante de equilibrio para la siguiente reacción si la concentración de A en el equilibrio es 2 molar, la de B es 3.50 M, la de C es 0.5 M, la de D es 1.5 M.

A + B C +D

Un valor muy grande de K indica que la reacción se completa o es total hacia la

derecha.

Un valor muy pequeño es indicativo de la tendencia del equilibrio hacia la

izquierda, es decir, existen más reactivos que productos.

Si se trata de un ácido se expresa coma = Ka

Si se trata de una base = Kb

Si se trata de una constante del producto de solubilidad (sales) = Kps

Si se trata de una constante de ionización del agua = Kw

Ejemplo 2:

Para la reacción A +B↔ C + D

Existen 1.5 moles A, y 2.25 moles B en un recipiente de un litro y se permite que

alcancen el equilibrio. El valor de la constante de equilibrio es 0.0010 calcular la

concentración de C en el equilibrio.

A + B C +D

PH

Definido en 1909,por el químico danés Sorensen como el potencial hidrógeno (pH) como el logarítmo negativo de la concentración molar (más exactamente de la actividad molar) de los iones hidrógeno. Esto es:

pH = - log [H+]Desde entonces, el término pH ha sido universalmente utilizado por la facilidad de su uso, evitando asi el manejo de cifras largas y complejas. Por ejemplo, una concentración de [H+] = 1×10-7 M (0,0000001) es simplemente un pH de 7 ya que : pH = -log[10-7] = 7

El pH típicamente va de 0 a 14, siendo los pH menores que 7 ácidos, y los mayores, básicos. El pH = 7 indica la neutralidad de la disolución. Se considera que p es un operador logarítmico sobre la concentración de una solución: p = -log(...)

También se define el pOH, que mide la concentración de iones OH-. Puesto que el agua está disociada en una pequeña extensión en iones OH- y H+, tenemos que:

Kw = [H+][OH-]=10-14

en donde [H+] es la concentración de iones de hidrógeno, [OH-] la de iones hidróxido, y Kw es una constante conocida como producto iónico del agua.

Por lo tanto,

log Kw = log [H+] + log [OH-]

14 = log [H+] + log [OH-]

pOH = log [OH-] = 14 - log [H+]

Por lo que se puede relacionar directamente el valor del pH con el del pOH.

En disoluciones no acuosas, o fuera de condiciones normales de presión y temperatura, un pH de 7 puede no ser el neutro. El pH al cual la disolución es neutra estará relacionado con la constante de disociación del disolvente en el que se trabaje.

Para una disolución:

Carácter de la solución

Rangos de valores para

pH pOH

[H+] > [OH-] Ácida < 7 > 7

[H+] < [OH-] Básica > 7 < 7

[H+] = [OH-] Neutra = 7 = 7

pOH > 7 : la disolución es ÁCIDA pOH = 7 : la disolución es

NEUTRA

pOH < 7 : la disolución es BÁSICA

Otros ejemplos:

Un litro de agua destilada tendrá un carácter NEUTRA y un pH igual a 7

El pH de la sangre ácida entre 7,35 y 7,45 por lo tanto es una solución BÁSICA

Un suelo que tiene un pH superior a 7,50 pero inferior a 9,00 será de carácter BÁSICO

Medida del pH

Tipo de disolución

Valor aproximado de pH

Disolución de HCl 1 M

0

Jugo gástrico 1,5

Zumo de limón 2,5

Zumo de naranjaVinagre

3

Vino 3,5

Zumo de tomate 4

Cerveza 4,5

Café 5

Agua de lluvia 5,6

Agua corriente 6

Leche 6,9

Agua pura 7

Sangre 7,4

Bicarbonato 8,2

Agua de mar 8,5

Leche de magnesia

10,5

Lejía 12

Disolución de NaOH 1 M

14

El valor del pH se puede medir de forma precisa mediante un pHmetro, un instrumento que mide la diferencia de potencial entre dos electrodos: un electrodo de referencia (generalmente de plata/cloruro de plata) y un electrodo de vidrio que es sensible al ión hidrógeno.

También se puede medir de forma aproximada el pH de una disolución empleando indicadores, ácidos o bases débiles que presentan diferente color según el pH. Generalmente se emplea papel indicador, que se trata de papel impregnado de una mezcla de indicadores.

Procedimientos para el cálculo de (H+), pH, (OH-) y pOH en soluciones acuosas de ácidos y bases fuertes y ácidos y bases débiles.

www.monografìas.com/trabajos13/equiquim/equiquim.shtml

 

EL pH Y pOH

El concepto de pH (Potencial de Hidrógeno) fue definido por primera vez por Soren Poer Lauritz Sorensen (1868-1939) Bioquímico danés, originalmente Sorensen. En el año de 1909.

La escala de pH fue ideada para expresar en forma adecuada diferentes concentraciones del ión (H+) (ión Hidrógeno), en varias soluciones sin necesidad de utilizar números en forma exponencial, debido a que con frecuencia son números muy pequeños y por lo tanto es difícil trabajar con ellos, fue así entonces que se decidió trabajar con números enteros positivos.

El pH de una disolución se define como el logaritmo negativo de la concentración del ión hidrógeno expresado en (mol/litro), la escala de pH se define por la ecuación:

pH = - log [H+]

El logaritmo negativo proporciona un número positivo para el pH, además el termino [H+] corresponde a la parte numérica de la expresión para la concentración del ión hidrógeno. Debido a que el pH solo es una manera de expresar la concentración del ión hidrógeno, las disoluciones ácidas y básicas (25°C), pueden identificarse por sus valores de pH como sigue:

Disoluciones acidas: [H+] > 1,0 x 10-7M, pH < 7.00 Disoluciones básicas: [H+] < 1,0 x 10-7M, pH > 7.00

Disoluciones neutras: [H+] = 1,0 x 10-7M, pH = 7.00

Se observa que el pH aumenta a medida que el [H+] disminuye.

En el caso del H2O pura, tendremos:

La disociación del H2O es: H2O + H2O ↔ H3O+ + OH-

Por tanto [H3O+] = [OH-] = 1 x 10-7 mol/litro

pH = - log [H3O+]

pH = - log [1 x 10-7]

pH = 7

A 25°C, el pH del agua pura y de cualquier solución acuosa que contenga concentraciones iguales de Ión hidronio y de ión hidroxilo es 7.

Ej. 1: Calcúlese el pH de una solución cuya concentración de ión hidronio es 6,0 x 10 –5 M

pH = - log [6,0 x 10 –5]

= - log [6,0 x 10 –5]

= - [log 6,0 + log 10 –5]

pH = -0,78 + 5 = 4,22

Una escala semejante a la escala del pH puede usarse para expresar la concentración del ión hidroxilo de las soluciones.

El pOH se define como el logaritmo negativo de la concentración molar de iones (OH) es decir:

pOH =- log [OH-]

El pH y el pOH se relacionan así:

[H3O+] [OH-]= 10-14; log [H3O+] [OH-]= log 10-14

Luego log [H3O+] + log [OH-]= - 14

(- log [H3O+])+ (- log [OH-]) = 14

y decir: pH + pOH = 14

Ejemplo 2: Cual es el pH y pOH de una solución 0,0001 M de hidroxido de sodio.

Solución:

El NaoH es un electrolito fuerte, su disociación es : NaoH Na+ + OH-

Hallemos entonces inicialmente el pOH así:

pOH = - log [OH-]

pOH = - log [1 x 10-4]

pOH = - [log 1 + log 10-4]

pOH = - log 1 – (-4) log 10

pOH = 0 – (- 4) log 10

pOH = 0 – (- 4) . 1

pOH = 4

Como la suma del pH y pOH en una solución es igual 14, el pH puede determinarse, restando de 14 el valor de pOH. En este caso:

pH = 14 – pOH

pH = 14 – 4

pH = 10

R/ El pH de la solución es 10 y el pOH = 4, lo cual indica que la solución es básica ya que el pH > 7.