IONIZACIÓN DEL AGUA. pH
TEMA . IONIZACIÓN DEL AGUA.
Objetivos: Calcular el pH y el pOH de las soluciones.
El agua se considera generalmente como un no electrolito. Sin embargo se puede demostrar que el agua tiene iones que se derivan de la autoionización de la molécula de agua o sea:
H2O(l) + H2O(l) H3O(ac) + + OH- (ac)
y se debe al poder que tiene de comportarse como ácido y como base.
Al alcanzar la ionización un estado de equilibrio se puede representar por una Constante de Equilibrio (Keq) que sería en este caso Constante de Ionización Kw.
[H3O +] [OH- ]
Kw = ________________
[H2O] [H2O]
[H3O +] [OH- ]
Kw = ________________
[H2O]2 (es constante)
Entonces queda
Kw = [H3O +] [OH- ]
Y como experimentalmente el producto iónico del agua sale de:
[H3O +] = [H +] = 1 x 10 -7
[OH- ] = 1 x 10 -7
Entonces sustituyendo:
Kw = [H+] [OH- ]
Kw = (1 x 10 -7) (1 x 10 -7)
Kw = 1 x 10 -14 , llamada Constante del Producto Iónico del Agua.
Se puede decir que los ácidos tienen una [H+]mayor de 1.0 x 10 -7, las bases tienen una
[H+] menor de 1.0 x 10 -7 y las neutras una [H+] igual 1.0 x 10 -7.
Ejemplos para calcular la concentración de H+ o la concentración de OH-. (Se resolverán en clases).
1- El jugo de limón tiene una [H+] = 0.01.0 M. ¿Cuál es la [OH- ]?
2- Una muestra de bilis tiene una [OH- ] de 1 x 10 -6 M. ¿Cuál es la [H+]?
3- Usando el producto iónico del agua, determine la [OH- ] en una solución ácida donde la [H+] es 2.5 x 10-3 .
pH:
Se utiliza para expresar la acidez o la basicidad de una solución. Corresponde al logaritmo decimal del inverso de la concentración de iones hidrógeno en moles/litro.
La ecuación es:
pH = - log [H+] pOH = - log [OH-]
Entre menor sea el valor de pH, más ácida será la solución.
Entonces:
pH + pOH = 14
Escala de pH:
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
ACIDO N BÁSICO
E
U
T
R
O
Un cambio de una unidad completa de pH corresponde a un cambio de 10 veces en la concentración de iones hidrógeno.
Lista de ácidos y bases caseros más corrientes:
Ácido o Base donde se encuentra
Ácido acético vinagre
Ácido acetil salicílico aspirina
Ácido ascórbico vitamina C
Ácido cítrico zumo de cítricos
Ácido clorhídrico sal fumante para limpieza, jugos gástricos (muy corrosivo y peligroso)
Ácido sulfúrico baterías de autos, corrosivo y peligroso
Amoníaco (base) limpiadores caseros
Hidróxido de magnesio (base) leche de magnesia (laxante y antiácido)
pH que presentan algunas sustancias corrientes.
Sustancia pH
Jugos gástricos 1.6-1.8
Limones 2.3
Vinagre 2.9
Sodas 2.0-4.0
Vino 3.5
Naranjas 3.5
Cerveza 4.0-4.5
Tomates 4.2
Lluvia ácida 5.6
Orina humana 5.5-7.5
Leche de vaca 6.4
Saliva (reposo) 6.6
Agua pura 7.0
Saliva (al comer) 7.2
Sangre humana 7.35-7.45
Clara de huevo 7.6-8.0
Bilis 7.8-8.6
Agua de mar 8.0
Pasta de dientes 9.9
Leche de magnesia 10.5
Amoniaco casero 11.5
Lejía (NaOH) 13
Algunos efectos sobre el pH y el pOH de la adición de ácido o base a una solución.
- En una solución neutra, tanto el pH como el pOH son iguales a 7.
- La adición de un ácido reduce el pH pero aumenta el pOH.
- La adición de una base reduce el pOH pero aumenta el pH.
- La suma del pH y el pOH siempre es igual a 14.
PRACTICA. (se resolverán en clase).
1-¿Cuál es el pH de la muestra de bilis, cuya concentración iones hidrógeno es 1.0 x 10 -8 M? ¿Es ácida o básica esta solución?.
2- ¿Cuál es el pH de una solución de vinagre cuya concentración de iones hidrógeno es 1 x 10 -3 M. ¿Es ácida o básica la solución?.
3- ¿Cuál es el pH de una solución cuya concentración de iones hidrógeno es 4.5 x 10 -3 M ?
4- ¿Cuál es el pH de una solución cuya concentración de iones hidrógeno es 5.7 x 10 – 4 M?
5- ¿Cuál es el pOH de una solución cuyo pH es de 8.23.?
6- Calcula el pH donde se da el pOH y viceversa:
a- pOH = 10.00 c- pOH = 8.6
b- pH = 5.00 d- pH = 10.3
7- Calcule el pH y el pOH de una solución cuya concentración de iones hidrógeno es 4.6 x 10 -6 mol/l.
8- Una bebida para calmar la sed tiene una concentración de iones hidrógeno igual a 8.0 x 10 -4 M. Calcule el pH y el pOH.
9- ¿Cuál es la concentración de iones hidrógeno del jugo de limón cuyo pH es de 2.35?.
10- ¿Cuál es la concentración de iones hidrógeno en una soda de lata cuyo pH es 3.60?
11- Calcula la concentración de iones hidrógeno de las soluciones que contienen los valores de pH y pOH siguientes:
a- pH = 8.35 c- pOH = 9.10
b- pH = 2.73 d- pOH = 6.08
12- Si la concentración de una solución de HCl es 0.001 M. Cuál es:
a- pH
b- pOH
c- [OH- ]
13- Determine :
a- La concentración de iones hidrógeno y la concentración de iones hidróxido del ácido acético CH3COOH, 0.200 M que está ionizado en un 1.5%.
b- pH y pOH
14- Calcular:
a- La concentración de iones hidróxido y la concentración de iones hidrógeno en una disolución de amoniaco 0.020 M que está ionizada en un 4%.
b- pH y pOH.