Constantes de Equilibrio, pH y Reacciones de Neutralización: Conceptos Clave
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Las Constantes de Equilibrio
En el estudio de ácidos y bases, es fundamental comprender el concepto de las constantes de equilibrio. Podemos distinguir dos escenarios:
- Ácidos y bases fuertes: En este caso, el compuesto se disocia completamente en solución acuosa. En la situación de equilibrio, todo el compuesto está ionizado.
- Ácidos y bases débiles: Aquí se establece un equilibrio en el que coexisten la forma molecular y las formas iónicas.
Para los ácidos y bases débiles, es necesario cuantificar la constante de equilibrio. La constante de equilibrio de un ácido (Ka) o de una base (Kb) es la medida cuantitativa de la fuerza de ese ácido o de esa base.
Factores que afectan la constante de equilibrio
- Varía con la temperatura.
- Cuanto menor sea la concentración del compuesto en la situación de equilibrio, más disociado estará, por lo que la constante de disociación será mayor.
Por lo tanto, cuanto mayor sea Ka, mayor será la fuerza del ácido; y cuanto mayor sea Kb, mayor será la fuerza de la base.
Los valores numéricos de estas constantes suelen ser muy pequeños. Para facilitar el manejo de las cifras, se utilizan los logaritmos negativos, definiendo así los valores de pKa y pKb.
El pH
El pH es una medida de la acidez o alcalinidad de una disolución, determinada por la actividad de los iones hidronio (H3O+) en la disolución. El valor de pH es el logaritmo negativo de la concentración de iones hidronio:
pH = -log[H3O+]
De manera similar, se puede definir el pOH como el logaritmo negativo de la concentración molar de iones hidroxilo:
pOH = -log[OH-]
La Escala de pH
- El pH 7 marca la neutralidad.
- Cualquier disolución con pH > 7 será básica.
- Cualquier disolución con pH < 7 será ácida.
Las Reacciones de Neutralización
Las reacciones de neutralización siguen la siguiente pauta general:
Ácido + Base → Sal + Agua
En estas reacciones, los iones hidronio (H3O+) del ácido y los iones hidroxilo (OH-) de la base se combinan para formar agua. Los iones restantes se combinan para formar una sal.
Valoración o Titulación
La reacción de neutralización entre un ácido y una base se puede emplear para determinar la concentración del ácido o la base, si se conoce exactamente la concentración de la otra. Este proceso se conoce como valoración o titulación.
En una titulación, se agrega lentamente una disolución de concentración conocida (valorante) a un volumen conocido de disolución cuya concentración se quiere determinar (analito), hasta alcanzar la neutralización completa.
Por ejemplo, para determinar la concentración de un ácido, se mide un volumen determinado del ácido y se añade gradualmente una base de concentración conocida hasta que se neutraliza completamente el ácido.