1.1 Determinación del pH de ácidos y bases fuertes
Ácidos fuertes
Un ácido se considera fuerte si su constante de disociación Ka es muy elevada. En este caso se puede considerar que la reacción de transferencia de protones es total, es decir, el ácido está totalmente disociado.
Si la concentración inicial del ácido es mayor de 10-6 M, se desprecia la concentración de H3O+ aportada por el agua (alrededor de 10-7 M), que es muy pequeña comparada con la del ácido. Además, según el principio de Le Chatelier, la disociación del agua es menor por la presencia de los iones H3O+ aportados por el ácido.
La concentración de H3O+ y el pH se calculan fácilmente a partir de la concentración inicial del ácido.
Bases fuertes
Una base cuyo valor de Kb es muy elevado se denomina fuerte. Puede
considerarse que toda la base está disociada. Para calcular la
concentración de OH- se realizan aproximaciones similares a las que se hacen con los ácidos.
Ejemplo o ejercicio resuelto
La llamada leche de magnesia es una mezcla de Mg(OH)2 y agua, que se utiliza como antiácido. En 1,0 L de agua se disuelven 1,0 10-2 g de Mg(OH)2. Calcula la concentración de iones hidroxilo y el pH de la disolución.
Como puedes ver, se trata de una sustancia poco soluble en agua: se disuelven solamente 0,01 g por litro de agua. Considerando que no hay variacion de volumen en la disolución, la concentración del Mg(OH)2 es:
Como se trata de una base fuerte, está totalmente disociada, de acuerdo con el proceso en disolución:
Mg(OH)2 → Mg2+ + 2 OH-
Por tanto, la concentración de OH- será el doble de la de hidróxido, y a partir de ella puedes calcular el pOH y el pH.
Si añades un litro de HCl 2 mol/L a 1 litro de agua, el pH de la disolución resultante es:
Sugerencia
Calcula la [HCl] en la mezcla.
0
1
2
3
¡Correcto! Como se mezclan volúmenes iguales, la [HCl] es la mitad
de la inicial, pasando a ser de 1 mol/L. Y como se trata de un ácido
fuerte, la concentración de H3O+ es la misma, 1 mol/L, y el pH es 0.
¡Incorrecto!
¡Incorrecto!
¡Incorrecto!
AV - Reflexión
Sin calcular sus valores respectivos, ordena el pH de las siguientes disoluciones: HNO3 0,1 mol/L, HCl 10-3 M, agua destilada y NaOH 0,02 mol/L.
Los ácidos HNO3 y HCl son monopróticos y fuertes, por lo que el primero, más concentrado, originará una disolución más ácida, y un pH menor. Por otro lado, el agua destilada es neutra, con pH 7, y la disolución de NaOH será básica, de pH mayor que 7. Por tanto:
Ejemplo o ejercicio resuelto
AV - Reflexión