6.1 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.

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.

Objetivos

En las imágenes puedes ver disoluciones de ácido acético, en forma de vinagre comercial, y de amoniaco, como disolución limpiadora, los dos ejemplos típicos de ácido débil y de base débil. ¿Cómo se calcularía su pH?

Imagen de Zenz en Wikipedia. CC
 Imagen de ISFTIC. CC

Ácidos débiles

Si la constante de equilibrio Ka es pequeña, el ácido es débil. El ácido HA está parcialmente disociado, y en el equilibrio habrá HA , A- y H3O+, cuyas concentraciones están relacionadas mediante Ka.

Para calcular el valor de las concentraciones en el equilibrio y determinar el pH se hacen dos aproximaciones:

  • Si Ka > Kw se puede despreciar la cantidad de H3O+ aportada por el agua.
  • Si c0 > Ka se puede despreciar la cantidad de ácido disociado debido al pequeño valor de Ka, [HA]eq ≈ c0.


Bases débiles

Si el valor de la constante Kb es pequeño la base es débil. La base B está parcialmente disociada y en el equilibrio habrá B, BH+ y OH-, cuyas concentraciones están relacionadas mediante Kb.

Para determinar el pH se hacen también las mismas aproximaciones que para el caso del ácido débil:

  • Si Kb > Kw se puede despreciar la cantidad de OH- aportada por el agua.
  • Si c0 > Kb se puede despreciar la cantidad de base disociada debido al pequeño valor de Kb, [B]eq ≈ c0.


Planteamiento de los equilibrios

Tienes que escribir el equilibrio del ácido o de la base, anotar los datos de composición inicial y en el equilibrio y pasarlos a la expresión de la constante de equilibrio para determinar las magnitudes que tengas que calcular.

Ejemplo o ejercicio resuelto

Calcula el pH de una disolución de ácido acético 0,2 mol/L, sabiendo que K(HAc)=1,8 10-5.