Cómo calcular el pH de un ácido fuerte

Si desea tener éxito en química, debe comprender los ácidos y las bases. No solo debe comprender qué son estos compuestos y cómo se comportan en solución, sino que también debe poder realizar cálculos simples de pH y comprender por qué el comportamiento de los ácidos fuertes simplifica los cálculos que involucran estos sustancias.

Para empezar, debes saber que en química, concentración a menudo se expresa en moles por unidad de volumen, generalmente litros (mol / L) en lugar de unidades de masa por litro. El número de gramos en 1 mol de una sustancia se puede determinar a partir de las masas molares o pesos moleculares de sus átomos constituyentes, disponibles en la tabla periódica de elementos.

• La cantidad mol / L generalmente se escribe como el símbolo único M.

Un ácido es un compuesto que dona un protón en solución acuosa. Este protón a veces se representa en ecuaciones como un protón independiente (H⁺) o como ion hidronio (un protón más agua: H₃O⁺). El otro componente del ácido disuelto se llama base conjugada. La fórmula general para la disociación de un ácido es HA → H

Las bases, por otro lado, sirven como duplicadores de los ácidos: aceptan fácilmente protones, lo que equivale a donar iones de hidróxido (OH^–) en solución acuosa. El remanente de una base disociada se llama ácido conjugado, y es a menudo un catión metálico como Na⁺.

El pH, o "potencia del hidrógeno", es un valor generalmente (pero no matemáticamente) restringido al rango numérico de 0 a 14.0. Las soluciones ácidas tienen un pH bajo, las soluciones neutras (como el agua pura) tienen un pH de 7 y las soluciones básicas tienen un pH más alto. valores.

Matemáticamente, el pH es solo el negativo del logaritmo en base 10 de la concentración de H⁺ (o H₃O⁺) iones: pH = –log₁₀[H +]. Siempre que tenga una calculadora y tenga cuidado con sus potencias de 10, estos cálculos son sencillos.

Un ácido fuerte es aquel que cede fácilmente sus protones, y lo hace incluso cuando el pH ambiental es bajo, lo que significa que ya hay muchos protones flotando alrededor. Los ácidos débiles no ceden sus protones con tanta facilidad, y se disocian de manera significativa solo cuando el pH está más cerca de neutral. De manera similar, las bases fuertes liberan iones hidróxido fácilmente incluso en soluciones de pH alto.

A las concentraciones de ácidos y bases se les puede asignar un valor: paquete_a, o el constante de disociación ácida, el valor de pH en el que la mitad de un ácido ha donado sus protones mientras que la otra mitad permanece en el estado conjugado. (Las bases tienen, lo adivinaste, pK_B valores.) Los ácidos más fuertes tienen pK más bajo_a valores.

El ácido clorhídrico, o HCl, es un ácido fuerte común y conocido. Los usos del ácido clorhídrico incluyen el almacenamiento de laboratorios de química universitarios y secundarios en todo el mundo, así como una gran cantidad de aplicaciones industriales y de fabricación.

Ejemplo: Calcule el pH de una solución 0.100 M de HCl.

Dado que el HCl es un ácido fuerte, se ioniza completamente, y el pH del HCl en solución se puede encontrar a partir de la concentración (molaridad) de los iones H +, por definición igual a 0.100 M. (La base conjugada del ácido, que es el ion cloruro Cl^–, también tendría una concentración de 0.100 M.)

Por tanto, el pH es –log (0,100) = 1.000.

Claramente, valores de molaridad más altos producirán valores de pH más bajos y, a la inversa, para HCl (o cualquier ácido).

Si no tiene ganas de sacar una calculadora y desea aprender sobre el comportamiento químico de algunos ácidos más fuertes, consulte la página de Recursos.