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Química (secundario y CBC)
Ácidos y bases: cómo calcular el pH sin perderte
El pH tiene fama de difícil por el logaritmo, pero la mayoría de los errores vienen de antes: no saber si un ácido es fuerte, no recalcular la concentración después de mezclar o confundir pH con pOH. Una vez que eso se ordena, la cuenta con la calculadora es la parte fácil.
El tema
Para arrancar
En el CBC es la última unidad de los contenidos mínimos y suele entrar en el segundo parcial, con ácidos y bases fuertes y equilibrio ácido-base. Algunas cátedras suman ácidos débiles con Ka, buffers e indicadores. En clase lo trabajamos con tu programa, empezando por el concepto de ácido y base y terminando con mezclas que se neutralizan.
Conceptos clave
Lo que tenés que entender
Arrhenius
Un ácido libera H⁺ en agua y una base libera OH⁻. Es la definición más simple y sirve para ácidos y bases fuertes comunes.
Brönsted-Lowry
Un ácido cede protones y una base los acepta. Así aparecen los pares conjugados, como NH₄⁺ y NH₃.
Autoionización del agua
El agua se disocia muy poco en H₃O⁺ y OH⁻. A 25 °C, [H₃O⁺] × [OH⁻] = 1 × 10⁻¹⁴.
pH y pOH
pH = -log [H₃O⁺] y pOH = -log [OH⁻]. A 25 °C, pH + pOH = 14.
Ácidos y bases fuertes
Se disocian por completo, como el HCl, el HNO₃ o el NaOH. La concentración de H₃O⁺ u OH⁻ sale directo de la concentración de la solución.
Neutralización
Cuando mezclás un ácido con una base, reaccionan mol a mol de H⁺ y OH⁻. El pH final depende de cuál queda en exceso y en qué volumen total.
Ácidos débiles
Se disocian parcialmente y necesitan la constante Ka. Están en algunos programas de cátedra; lo vemos si está en el tuyo.
Paso a paso
Un ejercicio como los de la prueba
Resuelto como lo hacemos en clase: primero la idea, después la cuenta.
Ejercicio resuelto
a) Calculá el pH de una solución de HCl 0,02 M. b) Calculá el pH de una solución de NaOH 0,005 M. c) Se mezclan 100 mL de HCl 0,02 M con 100 mL de NaOH 0,01 M. ¿Cuál es el pH final? (Temperatura 25 °C)
- a) El HCl es fuerte: [H₃O⁺] = 0,02 M. pH = -log 0,02 = 1,70.
- b) El NaOH es fuerte: [OH⁻] = 0,005 M. pOH = -log 0,005 = 2,30. pH = 14 - 2,30 = 11,70.
- c) Moles de H⁺: 0,02 M × 0,100 L = 0,002 mol. Moles de OH⁻: 0,01 M × 0,100 L = 0,001 mol.
- Se neutralizan 0,001 mol de cada uno y sobran 0,002 - 0,001 = 0,001 mol de H⁺.
- Volumen total: 100 mL + 100 mL = 200 mL = 0,200 L. [H₃O⁺] = 0,001 / 0,200 = 0,005 M.
- pH = -log 0,005 = 2,30.
Resultado El HCl 0,02 M tiene pH 1,70, el NaOH 0,005 M tiene pH 11,70 y la mezcla queda ácida con pH 2,30.
Ojo con esto
Los errores típicos
- Usar log en vez de menos log y obtener un pH negativo para un ácido diluido.
- Calcular el pH de una base con la concentración de OH⁻ como si fuera de H₃O⁺, sin pasar por el pOH.
- En mezclas, restar concentraciones en lugar de moles.
- Olvidar sumar los volúmenes y dividir los moles sobrantes por el volumen de una sola solución.
- Tratar a un ácido débil como si se disociara por completo.
En clase
Cómo lo trabajamos con Gabriela
En clase separamos dos preguntas que suelen mezclarse: qué especie queda en la solución y cuánto hay. Primero decidís si es ácido o base, fuerte o débil, y si hay neutralización; después hacés la cuenta. Practicamos con ejercicios de tu guía y repasamos el uso de la calculadora con logaritmos, que en un parcial con tiempo justo hace diferencia.
¿Cómo sé si un ácido es fuerte o débil?
En el nivel del CBC y del secundario, los ácidos fuertes que más aparecen son el HCl, el HBr, el HI, el HNO₃, el H₂SO₄ en su primera disociación y el HClO₄. Conviene conocerlos de memoria. Los demás, como el ácido acético, se tratan como débiles y necesitan Ka. Si el problema te da una constante, es una pista de que es débil.
¿Por qué pH más pOH da 14?
Porque a 25 °C el producto de las concentraciones de H₃O⁺ y OH⁻ en agua siempre es 1 × 10⁻¹⁴. Si aplicás menos logaritmo a los dos lados, queda pH + pOH = 14. A otras temperaturas ese valor cambia, pero en los ejercicios del CBC casi siempre se trabaja a 25 °C.
¿Qué pH tiene una solución neutra?
A 25 °C, una solución neutra tiene pH 7, porque las concentraciones de H₃O⁺ y OH⁻ son iguales, 1 × 10⁻⁷ M. Por debajo de 7 es ácida y por encima, básica. Ojo que mezclar un ácido con una base no siempre da pH 7: depende de las cantidades y de si son fuertes o débiles.
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