Es difícil vivir en el mundo moderno sin escuchar referencias a los ácidos, que a menudo se describen en la industria farmacéutica y otros anuncios como agresores líquidos empeñados en borrar y dañar todo tipo de cosas, desde la piel hasta la ropa y mueble. Sin duda, ha visto anuncios de productos llamados antiácidos, que están diseñados para tratar los efectos del ácido producido en el estómago.
Los ácidos tienen distintos grados de fuerza o acidez. La escala peculiar pero fundamentalmente simple conocida como la escala PH es una medida de cuán ácida es una solución acuosa o, en un marco diferente del mismo escenario químico, cuán básica o alcalina es.
Para determinar el pH de una solución acuosa (es decir, una sustancia disuelta en agua), solo necesita conocer la concentración de iones de hidrógeno (H+) en esa solución, o su molaridad. Pero aparte del pH, ¿de qué se tratan los moles, la molaridad y los ácidos?
Datos sobre ácidos y bases
Los ácidos son moléculas que pueden donar protones. Un ejemplo simple es el ácido clorhídrico, HCl. Esta molécula abandona fácilmente su componente H + en solución acuosa y es una
ácido fuerte. Otros ácidos, como el ácido carbónico (H2CO3), abandonan sus protones con más desgana y se denominan ácidos débiles. Cuando un ácido (HA) dona un protón (H +), se dice que está ionizado, siendo los productos H + y lo que queda (genéricamente A−; en el caso del ácido carbónico, HCO3−).Los ácidos fuertes tienen valores de pH bajos. El agua es neutra, con un pH de 7; fuerte bases, o los aceptores de protones (como el hidróxido de sodio, NaOH) tienen valores de pH altos, algunos cercanos a 14.0.
Moles y molaridad
Para propósitos de química ácido-base, es más apropiado medir la concentración de soluto en lunares o partículas individuales (por ejemplo, átomos, moléculas), por unidad de volumen en lugar de masa por unidad de volumen. Esto se debe a que los átomos reaccionan entre sí en proporciones conocidas de una manera no relacionada con la masa atómica.
Un mol (1 mol) de cualquier cosa es 6.02 × 1023 partículas 1 mol en un volumen de 1 L tiene una molaridad de 1.0. Así, 6 mol de NaCl en 8 L de solución acuosa tienen una molaridad de 6 mol / 8 L = 0,75; 6 mol de la molécula mucho más masiva de trifosfato de adenosina disueltos en 8 L tienen más masa pero tienen la misma molaridad, 0,75 M.
¿Qué es la fórmula de pH?
La ecuación de pH se escribe con mayor frecuencia en la forma
pH = -log_ {10} [H ^ {+}]
Aquí, la cantidad entre paréntesis es la molaridad de los iones H + en la solución. Por lo tanto, si conoce la molaridad, puede obtener el valor de pH y viceversa.
Ejemplos de cálculos de pH
Para pasar de la molaridad al pH, use su calculadora o una herramienta similar para llevar el logaritmo a la base 10 (la base predeterminada) de la molaridad, invierta el signo para obtener un valor positivo, ¡y listo!
Ejemplo: Si la molaridad de una solución acuosa es 6,3 × 10-5 M, ¿cuál es el pH?
pH = −log [6,3 × 10-5] = 4.2.
También puede calcular la concentración a partir del pH y pKa, este último derivado de la constante de disociación ácidaKa. Cuanto mayor sea la Ka para un ácido en particular, más fuerte es el ácido. El pKa porque cualquier ácido es el pH al que se ha ionizado la mitad del ácido (es decir, cuando la mitad de los protones "ácidos" se han descargado en la solución).
La ecuación de interés se conoce como Ecuación de Henderson-Hasselbach y está escrito:
pH = pKa + log_ {10} \ dfrac {[A ^ {-}]} {[HA]}
Esto significa que dado el pK de un ácidoa y la concentración relativa de anión y ácido "intacto", puede determinar el pH. Ka Los valores se pueden buscar fácilmente en línea, y puede encontrar el pKa utilizando la misma operación que para el pH si no está en la lista.
Calculadora de pH y pOH en línea
Consulte los Recursos para obtener una herramienta web que le permite determinar el pH de varias soluciones ácidas y básicas. Puede usar esto para tener una idea de las relaciones entre las diferentes concentraciones, concentraciones y pH de los ácidos individuales.