AUTOIONIZACIÓN DEL AGUA

CONCEPTO DE pH

 
 

El concepto de pH lo encontramos en el lenguaje cotidiano

¿Qué significa que un jabón tiene pH = 5,5?

El agua pura es muy mala conductora de la electricidad, sin embargo, tiene una conductividad residual que solo puede explicarse por la presencia de iones. ¿De donde proceden los iones presentes en el agua pura?

Hemos visto que el agua es una sustancia anfótera, puede actuar como ácido y como base, por tanto la presencia de iones se podría explicar por una reacción de autoionización.

El valor de [H2O] = 55,3 M (se puede calcular fácilmente a partir de la densidad del agua a 25 ºC, cuyo valor es 0,997 g/mL, y de la masa molar del agua 18,02 g/mol). Dada la poca extensión de la autoionización podemos considerar que [H2O] se mantendrá constante durante el proceso. El producto de esta concentración [H2O] por la constante de equilibrio (Kc) debe ser otro valor constante (Kw).

La constante de equilibrio de este proceso de autoionización es muy pequeña, a 25 ºC su valor es Kw = 1x10-14 M2. Esto corresponde con 2 moléculas de agua ionizadas en un conjunto de 109 moléculas. A esta constante de equilibrio se le denomina producto iónico del agua y su valor aumenta con la temperatura (autoionización es endotérmica). Por ejemplo, a 100 ºC (temperatura normal de ebullición del agua) la autoionización es 51 veces mayor.

-Densidad

- Estados de agregación de la materia

-Clasificación de la materia

- Mezclas y sustancias puras

- Métodos de separación de mezclas

- ¿Qué es un elemento químico?

- Compuestos químicos

- Moléculas y redes cristalinas

 

CONCEPTO DE pH

¿Cuál es la concentración de iones hidronio e hidroxilo en agua pura? ¿y en una disolución ácida? ¿y en una disolución básica?. Responder a estas preguntas es importante porque la acidez de una disolución está relacionada con la concentración de iones hidronio (y esta con la de iones hidroxilo a través de Kw).

En agua pura las concentraciones de iones hidronio e hidroxilo han de ser iguales, por tanto:

Para expresar el valor de esta acidez, en 1909 Sorensen (químico de la cervecera danesa Carlberg) introdujo el pH (poder de hidrógeno o potencial de hidrógeno) como medida de la acidez o alcalinidad de una disolución. También se utiliza el pOH, definido de forma similar al pH. Esto facilitaba la medida de la acidez ya que la escala estaba construida en base al valor del exponente (cambiado de signo) de la concentración de iones hidronio.

Por tanto, en agua pura el pH = 7 y el pOH = 7 (a 25 ºC).

Como el equilibrio de autoionización siempre debe cumplirse, y, por tanto, el producto iónico del agua siempre tendrá el valor Kw = 1x10-14 M2 (a 25 ºC), la suma de pH y pOH siempre será 14.

pH + pOH = 14

¿Qué ocurre en las disoluciones ácidas? En ellas la concentración de iones hidronio son mayores de 10-7 M, por tanto el pH debe ser menor que 7. ¿Qué ocurre en las disoluciones básicas?. En ellas la concentración de iones hidronio son menores de 10-7 M, por tanto el pH debe ser mayor que 7. Pero en todos los casos la suma de pH y pOH debe ser igual a 14. Además entre las concentraciones de iones hidronio e hidroxilo siempre existe la relación:

En resumen:

El pH puede tener valor negativo. Por ejemplo eso ocurre en una disolución de HCl de concentración mayor a 1M

 

Si la temperatura cambia también lo hace el valor del producto iónico del agua, en consecuencia también cambian los valores de pH que limitan los medios ácido y básico. Por ejemplo, a 37 ºC, temperatura normal del cuerpo humano, un medio neutro tiene pH=6,71. La siguiente simulación le permite estudiar este fenómeno.

 

Medida del pH

De forma semicuantitativa se mide con el papel de pH

De forma cuantitativa se mide con el peachímetro, de sobremesa o partátil.

simulación

 

¿Cuál es el pH de los jugos gástricos si pueden ser entendidos como una disolución de HCl con una concentración de iones hidronio igual a 1,2x10-3 M?

El dióxido de carbono disuelto en agua produce ácido carbónico. ¿Cuál es el pH del agua carbónica si contiene una concentración de iones hidronio 2,0x10-6 M como consecuencia de la ionización del ácido carbónico?

Calcular la concentración de iones hidronio e iones hidroxilo de la sangre si su pH = 7,3, debilmente alcalino

La concentración de iones hidronio en una muestra de lluvia es 1,7x10-6M. ¿Cuál es su pOH?

también podría hacerse de otra manera

 

Chemistry Libre Texts

Capítulo 1

Physical vs. Chemical Change

Classification of Matter

Mixtures and Compounds

Paper Chromatography of Ink

Phases of Water

Capítulo 2

Alpha, Beta, and Gamma Rays

Rutherford Experiment

Atomic Notation

Isotopes

Mass Spectrometer

Trabajando con CURSO DE INTRODUCCION EN QUIMICA GENERAL (Universidad Valladolid)

Nomenclatura

Estructura atómica

Propiedades periódicas

Estequiometría

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Trabajando con Alonsofórmula Formulación Química Inorgánica

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