Ejemplos de pH con Ejercicios

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Definición del pH:

El pH (potencial de hidrógeno) es una medida de la acidez o alcalinidad de una disolución que indica la concentración de iones hidronio [H₃O⁺] presentes en una disolución:

pH = - log [H3O+]

También se emplea el pOH = - log [OH^-] para medir la concentración de iones OH⁻.

Teniendo en cuante que K_w = [H₃O⁺] · [OH^–] = 10^–14, podemos obtener la siguiente fórmula:

pH + pOH= 14

La medida del pH es un valor que va desde 0 (máxima acidez) hasta 14 (máxima basicidad). Se considera que una disolución es neutra cuando [H₃O⁺] = [OH^–], es decir, cuando el pH = 7. Por lo tanto:

pH < 7 → disolución ácida  pH > 7 → disolución básica

Nota: las siglas de pH significan "potencial de hidrógeno". Este término fue acuñado por el químico danés Sørensen, quien lo definió como el logaritmo negativo en base 10 de la actividad de los iones hidrógeno.

Ejemplos de pH:

• pH (ácido clorhídrico HCl 1M) = 0
• pH (ácido de una batería) = 0-1
• pH (ácido gástrico) = 1,5
• pH (vinagre o limón) = 2,6
• pH (refresco de cola) = 3
• pH (café) = 5
• pH (leche) = 6
• pH (agua) = 7
• pH (sangre) = 7,4 
• pH (agua de mar) = 8
• pH (jabón) = 9-10
• pH (lejía) = 13
• pH (hidróxido de sodio NaOH 1M) = 14

Ejemplos de Cálculo del pH:

• Ejemplo 1: calcular el pH de una disolución 0,5 N de hidróxido de sodio NaOH.
  
  • Al ser una base fuerte todo el NaOH se disocia completamente:
    
    

    NaOH	→	Na+	+	OH-
    0,5		0,5		0,5

  
  

  • pOH = -log [OH^-] = -log [0,5] = 0,3

  • pH= 14 -pOH= 14 - 0,3= 13,4
   
  

• Ejemplo 2: calcular el pH de una disolución 0,5 N de amoníaco NH₃ con K_b= 1,8 · 10^-5.
  • Al ser una base débil la reacción de disociación en equilibrio es:
    

    
    

    NH3 + H2O	↔	NH4+	+	OH-
    0,5-x		x		x

    Kb =	[NH4+] [OH-]	=	x2	= 1,8 · 10-5
    	[NH3] .		0,5 - x .

  • Suponemos que x es despreciable frente a 0,5, entonces:
  • x² / 0,5 = 1,8 · 10^-5  
  • x² = 3,6 · 10^-5
  • x = 6 · 10^-3 N
  • [OH^-] = x = 3 · 10^-3 N
  • pOH = -log [OH^-] = -log [3 · 10^-3] = 2,5
  • pH= 14 - pOH= 14 - 2,5= 11,5

• Ejemplo 3: calcular el pH de una disolución de ácido nítrico HNO₃ 3,8·10^-4 M.
  
  • Al ser un ácido fuerte todo el HNO₃ se disocia:
    
    

    HNO3+H2O	→	H3O+	+	NO3-
    3,8·10-4		3,8·10-4		3,8·10-4

    
    [H₃O⁺] = 3,8 · 10^-4 M
  • pH = - log [H₃O⁺] = - log [3,8 · 10^-4] = 3,42

Ejercicios de pH:

Ejercicio 1: Calcular el pH de una disolución 0,02 M de un ácido débil HA con K_a= 3,0 · 10^-6.

Ejercicio 2:  Calcular el pH y el pOH de cada una de las siguientes disoluciones:

• Solución de HNO₃ 0,035 M
• Solución de H₂SO₄ 0,1 M

Medida de la Acidez y Basicidad: 

• Constante de acidez K_a: grado de disociación de un ácido débil (HA ↔ A^-+H₃O⁺). K_a= [A^-]·[H₃O⁺] / [HA]
• Constante de basicidad K_b: grado de disociación de una base débil (B↔BH⁺+OH^-). K_b=([BH⁺]·[OH^-])/[B]
• Constante de equilibrio del agua K_w: K_w= [H₃O⁺]·[OH^-] = K_a· K_b = 10^-14
• El pH: pH = -log₁₀[H⁺]. Además, pH + pOH = 14
• El pOH: -log₁₀[OH^-]. Además, pH + pOH = 14
• pK_a: pK_a = - log10 K_a
• pK_b: pK_b = - log10 K_b

versión 5 (03/10/2015)