Cómo calcular el porcentaje de ionización dado el pH

El pH de una solución es una medida de los iones de hidrógeno, o protones, presentes en esa solución. Debido a que los ácidos son donantes de protones, en términos cotidianos, se puede decir que una solución que contiene un "ácido fuerte" (es decir, un ácido con una alta propensión a donar sus protones) es "más ácida". A La solución que consiste en una cierta concentración del poderoso ácido HCl, ácido clorhídrico, será "más ácida" que una solución que contenga una concentración similar de ácido acético, o simple vinagre. En términos químicos, esto se debe a que el pH del ácido clorhídrico es más bajo.

Puede escribir un ácido no disociado esquemáticamente como HA, o puede escribir sus constituyentes en solución como H + (el protón) y A- (el conjugado del ácido). Por ejemplo, el ácido fórmico (que se encuentra en el veneno de las hormigas) es HCOOH, pero sus componentes son H + y COOH-. Es importante destacar que cuando este ácido comparativamente débil se disuelve en solución, las tres moléculas existen en proporciones variables. La medida en que cualquier ácido emite protones es la medida en que está ionizado, y esto es función de una propiedad del ácido conocida como su K

Puede calcular el porcentaje de ionización de un ácido dado su pH de la siguiente manera:

El pH se define como -log [H +], donde [H +] es la concentración de protones en solución en moles por litro, es decir, su molaridad.

Si, por ejemplo, tiene una solución 0,1 M de ácido fórmico con un pH de 2,5, puede sustituir este valor en la ecuación del pH:

2.5 = -log [H +]

[H +] = 1 ÷ 10^2.5 = 0,00316 M = 3,16 × 10^-3 mol / L = 3,16 mmol / L

Para ácidos más fuertes, necesitará K_a del ácido para resolver la ecuación:

K_a = [H +] [A-] ÷ ([HA] - [H +])

Como se señaló, puede buscar la K_a valores de varios ácidos comunes en lugar de calcularlos explícitamente usted mismo.

Pero para los ácidos débiles, que están presentes en la mayoría de estos problemas, [H +] = [A-], y ([HA] - [H +]) está muy cerca de [HA]. Por lo tanto, simplemente use la molaridad de la solución proporcionada para [HA], que en este caso es 0.10.

Esto es [H +] / [HA] × 100, o para esta solución de ácido fórmico,

(0.00316 ÷ 0.10) × 100

= 3.16 %