Cálculo del pH de una disolución de ácido o base débil

¡Holaaa!

Por aquí estoy una semana más para ayudarte a destacar y avanzar en la asignatura de química. Hoy te voy a enseñar cómo calcular el pH de una disolución de un ácido o base débil.

La explicación se va a dividir en las siguientes secciones:

Fuerza relativa de ácidos y bases. Constante de acidez y basicidad

Un ácido o una base es débil cuando, según Arrhenius, en disolución acuosa no se disocia totalmente, es decir, el grado de disociación (α) es menor que 1. α se calcula mediante la siguiente ecuación y se puede expresar como tanto por uno o tanto por ciento:

Las reacciones de ácidos o bases débiles en disolución acuosa son reversibles, se alcanzará un equilibrio químico. De forma similar al cálculo de la constante de equilibrio (ver explicación), la constante de acidez (Ka) de un ácido y la constante de basicidad (Kb) se calculará de la siguiente forma:

El ácido acético en disolución acuosa:

CH3COOH + H2O ⇆ CH3COO + H3O+

Aplicando ley de acción de masas:

La concentración de H2O no varía, así que se pasa al primer miembro multiplicando a K, con lo que se obtiene la constante de acidez, Ka.

Por otro lado, la metilamina en disolución acuosa:

CH3NH2 + H2O ⇆ CH3NH3 + OH

Al igual que antes, la concentración de H2O no varía, así que se pasa al primer miembro multiplicando a K, con lo que se obtiene la constante de basicidad, Kb.

Los valores de Ka y Kb representan una medida cuantitativa de la fortaleza del ácido o de la base. Cuanto mayor sea la Ka o Kb de un ácido o una base, respectivamente, mayor será su fuerza. Se considera que un ácido o base es intermedia o débil cuando Ka,Kb<1. De todas formas, cuando se trata de un ácido o base intermedia o débil siempre nos van a dar la Ka o Kb en el problema. Así que, en este caso, habrá que tener en cuenta que no se disocia totalmente.

Al igual que la constante de equilibrio, la Ka y Kb sólo dependen de la temperatura.

Para parejas ácido-base conjugadas de Brönsted-Lowry, si el ácido es fuerte la base conjugada es muy débil, y viceversa.

El ácido HCl es fuerte, por lo que su base conjugada (Cl) es una base débil.

Ambas constantes se relacionan: Ka·Kb=[H3O+]·[OH]= Kw=10-14 (a 25ºC)

Siendo Kw el producto iónico del agua.

Problemas resueltos

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