Respuestas
Este proceso de autoionización del agua puede representarse a través de la constante de equilibrio de la siguiente forma:
Hay que recordar que el ion hidronio (H3O+ac) y el ion hidrógeno (H+ac) se utilizan indistintamente por lo que:
En el caso del agua pura o en disoluciones acuosas diluidas se puede considerar que la concentración del agua es constante (55.5 M), de tal manera que para referirse a la constante de equilibrio de la autoionización del agua se utiliza Kw en lugar de Keq:
Kw = [H+] [OH-]
Donde Kw se denomina constante del producto iónico, que es el producto de las concentraciones molares de los iones H+ y OH-, a una temperatura en particular. En el agua pura las concentraciones de estos iones son iguales.
A 25º C el valor es de 1 x 10-7 M.
Kw = [H+] [OH-] = [1 x 10-7] [1 x 10-7] = 1 x 10-14
En una disolución donde hay mayor cantidad de iones H+ se tiene una disolución acida, y aquella en la que es mayor la cantidad de iones OH-, una básica. En el caso del agua se dice que la sustancia es neutra. En la medida que va aumentando la concentración de iones H+, también aumenta el carácter ácido y por el contrario, si va en aumento la concentración de los iones OH-, aumenta el carácter básico.
En una disolución acuosa se puede variar la concentración de los iones H+ y OH-, pero no ambas de forma independiente.
Calcular la concentración de iones [H+] o iones [OH-] según sea el caso.
a) [H+] = 1 X 10-5 M
Kw = [H+] [OH-] = [1 x 10-7] [1 x 10-7] = 1 x 10-14
b) [H+] = 1 X 10-8 M
Kw = [H+] [OH-] = [1 x 10-7] [1 x 10-7] = 1 x 10-14
c) [OH-] = 1 X 10-3 M
Kw = [H+] [OH-] = [1 x 10-7] [1 x 10-7] = 1 x 10-14
d) [OH-] = 2.5 X 10-3 M
Kw = [H+] [OH-] = [1 x 10-7] [1 x 10-7] = 1 x 10-14
pH
Como las concentraciones de los iones H+ y OH- son valores muy pequeños resulta más conveniente trabajar con la propuesta de Sorensen quien introdujo el término pH y pOH para expresar dichas concentraciones de una manera más fácil. El pH y el pOH se determinan de la siguiente manera:
pH = -log [H+]
pOH = -log [OH-]
En donde:
pH + pOH = 14
Los ácidos fuertes y las bases fuertes son sustancias que se ionizan en agua casi en su totalidad, es decir, prácticamente no quedan moléculas sin disociar; son electrolitos fuertes.
Los ácidos y las bases débiles son sustancias que se ionizan en forma limitada en disoluciones acuosas, por lo tanto, estas disoluciones contienen una mezcla de iones y moléculas sin ionizar; son electrolitos débiles.
Algunos ejemplos de:
Ácidos fuertes: HCl, HNO3HBr y H2SO4.
Ácidos débiles: H2CO3, CH3COOH (ácido acético), ácidos nucleicos, HCN y C6H5OH (fenol).
Bases fuertes: NaOH y KOH.
Bases débiles: NH4OH, Ca(OH)2y aminas.
Concentración de iones oh-1
En el agua, sus moléculas pueden actuar como ácido o como base de Bronsted Lowry, en una reacción reversible en la que se logra un equilibrio.
Este proceso de autoionización del agua puede representarse a través de la constante de equilibrio de la siguiente forma:
Hay que recordar que el ion hidronio (H3O+ac) y el ion hidrógeno (H+ac) se utilizan indistintamente por lo que:
En el caso del agua pura o en disoluciones acuosas diluidas se puede considerar que la concentración del agua es constante (55.5 M), de tal manera que para referirse a la constante de equilibrio de la autoionización del agua se utiliza Kw en lugar de Keq:
Kw = [H+] [OH-]
Donde Kw se denomina constante del producto iónico, que es el producto de las concentraciones molares de los iones H+ y OH-, a una temperatura en particular. En el agua pura las concentraciones de estos iones son iguales.
A 25º C el valor es de 1 x 10-7 M.
Kw = [H+] [OH-] = [1 x 10-7] [1 x 10-7] = 1 x 10-14
En una disolución donde hay mayor cantidad de iones H+ se tiene una disolución acida, y aquella en la que es mayor la cantidad de iones OH-, una básica. En el caso del agua se dice que la sustancia es neutra. En la medida que va aumentando la concentración de iones H+, también aumenta el carácter ácido y por el contrario, si va en aumento la concentración de los iones OH-, aumenta el carácter básico.
En una disolución acuosa se puede variar la concentración de los iones H+ y OH-, pero no ambas de forma independiente.
En soluciones acuosas, los iones OH- provienen de la disociación del agua:
H2O ↔ H+ + OH-O también:
2H2O ↔ H3O+ + OH-
Por ejemplo, si en una disolución se tiene una concentración [OH-] = 1×10-7 M (0,0000001 M), ésta tiene un pOH de 7 ya que : pOH = -log10[10-7] = 7
Dado que tiene la misma definición que pH, pero aplicado a la concentración de aniones hidroxilo, cumple las mismas propiedades que éste; típicamente tiene un valor entre 0 y 14 en disolución acuosa, pero en este caso son ácidas las disoluciones con pOH mayores a 7, y básicas las que tienen pOH menores a 7, puesto que en términos de concentración de reactivos, si el pH tiene un valor pequeño, significa que tiene una alta concentración de iones hidronio con respecto a la disolución neutra, y en esa misma proporción, pero al contrario, se produce por desequilibrio químico que tenga poca concentración de aniones hidroxilo, luego un pOH con un valor alto.
Así, considerando que el agua pura (disolución neutra) tiene un pH = pOH = 7 se cumple que:
pH + pOH = 14Ecuación que se mantiene constante ante las variaciones del pH (pOH).