Escala de pH y pOH
Valentina recoge agua de lluvia en Bogotá y otra muestra del páramo de Chingaza. Las dos parecen agua limpia, pero una es mucho más ácida que la otra. ¿Cómo se mide la acidez y por qué una diferencia de 2 unidades en una escala puede significar 100 veces más ácido? Al final de la página lo resolvemos.
Ácido, neutro o básico
Una solución es ácida cuando tiene más iones hidronio ($H^+$) que iones hidróxido ($OH^-$). Es básica cuando pasa lo contrario. Y es neutra cuando tiene la misma cantidad de ambos, como el agua pura.
El jugo de limón y el vinagre son ácidos. El bicarbonato y el jabón son básicos. El agua destilada es neutra.
La escala de pH va de 0 a 14 a 25 °C:
| pH | Tipo de solución | Ejemplo |
|---|---|---|
| menor que 7 | ácida | jugo de limón, vinagre |
| igual a 7 | neutra | agua pura |
| mayor que 7 | básica | bicarbonato, jabón |
La escala de pH va de 0 a 14 a 25 °C. Indica si una disolución es ácida, neutra o básica en cada caso: a) $pH = 3$ b) $pH = 7$ c) $pH = 11$ Explica en una frase qué…
La escala de pH va de 0 a 14 a 25 °C. Indica si una disolución es ácida, neutra o básica en cada caso:
- a) $pH = 3$
- b) $pH = 7$
- c) $pH = 11$
Explica en una frase qué valor de pH corresponde al agua pura.
Indicadores: la acidez en colores
Un indicador es una sustancia que cambia de color según el medio. Es la forma cualitativa de reconocer ácidos y bases.
| Indicador | Medio ácido | Medio neutro | Medio básico |
|---|---|---|---|
| Papel tornasol azul | se vuelve rojo | sin cambio (azul) | sin cambio (azul) |
| Papel tornasol rojo | sin cambio (rojo) | sin cambio (rojo) | se vuelve azul |
| Fenolftaleína | incolora | incolora | rosado fucsia |
| Repollo morado (indicador natural) | rojo o rosado | morado | verde o amarillo |
El papel indicador universal y el pH-metro dan un valor numérico: son más precisos que un cambio de color simple.
Camilo prepara en el laboratorio de su colegio tres tubos de ensayo con jugo de limón, agua destilada y una disolución de bicarbonato de sodio. Le agrega a cada uno unas…
Camilo prepara en el laboratorio de su colegio tres tubos de ensayo con jugo de limón, agua destilada y una disolución de bicarbonato de sodio. Le agrega a cada uno unas gotas de papel tornasol azul y rojo. Explica qué color esperas que tome el papel tornasol azul en el jugo de limón y qué color esperas que tome el papel tornasol rojo en la disolución de bicarbonato.
En una práctica de laboratorio, Mateo usa el indicador fenolftaleína, que es incoloro en medio ácido o neutro y se vuelve rosado fucsia en medio básico. Agrega unas…
En una práctica de laboratorio, Mateo usa el indicador fenolftaleína, que es incoloro en medio ácido o neutro y se vuelve rosado fucsia en medio básico. Agrega unas gotas a tres vasos: uno con vinagre, uno con agua destilada y uno con una disolución de $NaOH$.
- a) Predice el color que tendrá cada vaso y justifica tu respuesta.
- b) Explica por qué la fenolftaleína no permite distinguir entre el vinagre y el agua destilada y qué otro método usarías para diferenciarlos.
Calcular el pH
Para medir con números se usa la concentración de iones hidronio, $[H^+]$, en mol/L. Son valores muy pequeños, como $0{,}001$ o $0{,}0000001$. Por eso se usa una escala logarítmica:
Si la concentración es una potencia de 10, $1 \times 10^{-n}$, el pH es simplemente $n$. El signo menos hace que los pH sean positivos.
También se puede hacer al revés: si $pH = 5$, entonces $[H^+] = 10^{-5}$ mol/L.
Una disolución de ácido clorhídrico tiene una concentración de iones hidronio $[H^+] = 1 \times 10^{-2}$ mol/L. Usando la fórmula $pH = -\log[H^+]$, calcula el pH de la…
Una disolución de ácido clorhídrico tiene una concentración de iones hidronio $[H^+] = 1 \times 10^{-2}$ mol/L. Usando la fórmula $pH = -\log[H^+]$, calcula el pH de la disolución e indica si es ácida o básica.
Isabella mide el pH de cuatro líquidos de su casa y anota los resultados: | Líquido | pH | |---|---| | Jugo de naranja | 3 | | Agua de la llave | 7 | | Leche de magnesia…
Isabella mide el pH de cuatro líquidos de su casa y anota los resultados:
| Líquido | pH |
|---|---|
| Jugo de naranja | 3 |
| Agua de la llave | 7 |
| Leche de magnesia | 10 |
| Limpiador con amoníaco | 12 |
- a) Ordena los líquidos de más ácido a más básico.
- b) ¿Cuántas veces es mayor la concentración de $H^+$ en el jugo de naranja que en el agua de la llave? Explica cómo lo calculaste.
pOH y la relación pH + pOH = 14
Las bases se describen mejor con los iones hidróxido, $[OH^-]$. Se define de forma parecida:
¿Por qué suman 14? En el agua pura hay 10⁻⁷ mol/L de $H^+$ y 10⁻⁷ mol/L de $OH^-$. A 25 °C, el producto de las dos concentraciones siempre vale $10^{-14}$. Si una sube, la otra baja, y los exponentes suman 14.
Una disolución de hidróxido de sodio $NaOH$ tiene una concentración de iones hidróxido $[OH^-] = 1 \times 10^{-3}$ mol/L a 25 °C. a) Calcula el pOH de la disolución. b)…
Una disolución de hidróxido de sodio $NaOH$ tiene una concentración de iones hidróxido $[OH^-] = 1 \times 10^{-3}$ mol/L a 25 °C.
- a) Calcula el pOH de la disolución.
- b) Usa la relación $pH + pOH = 14$ para calcular su pH.
- c) Indica si la disolución es ácida o básica.
Una escala logarítmica: de 10 en 10
Cada unidad de pH cambia la concentración de $H^+$ 10 veces. Una diferencia de 2 unidades son $10 \times 10 = 100$ veces; de 3 unidades, 1.000 veces.
Para comparar dos soluciones, calcula la diferencia de pH y eleva 10 a ese número.
Esto cierra el gancho: el agua de Valentina cerca de la zona industrial, con pH 4, tiene 100 veces más $H^+$ que la del páramo, con pH 6.
Diluir un ácido
Al agregar agua, el $H^+$ se reparte en más volumen y su concentración baja. Si diluyes 100 veces, $[H^+]$ baja 100 veces y el pH sube 2 unidades. Como el agua tiene pH 7, la solución se acerca a 7 pero nunca lo pasa: el agua no puede volver básico un ácido.
Una muestra de agua de lluvia recogida cerca de una zona industrial tiene $pH = 4$, mientras que una muestra recogida en el páramo de Chingaza tiene $pH = 6$. a) Calcula…
Una muestra de agua de lluvia recogida cerca de una zona industrial tiene $pH = 4$, mientras que una muestra recogida en el páramo de Chingaza tiene $pH = 6$.
- a) Calcula la concentración de $H^+$ en cada muestra.
- b) Determina cuántas veces es más ácida la primera muestra que la segunda y explica por qué una diferencia de solo 2 unidades de pH representa un cambio tan grande.
- c) Calcula el pOH de cada muestra a 25 °C.
Natalia tiene 1 litro de una disolución de ácido clorhídrico con pH = 2. Quiere obtener una disolución con pH = 4 agregando agua destilada. a) Calcula la concentración…
Natalia tiene 1 litro de una disolución de ácido clorhídrico con pH = 2. Quiere obtener una disolución con pH = 4 agregando agua destilada.
- a) Calcula la concentración de $H^+$ inicial y la final deseada.
- b) Determina cuántas veces debe diluirse la disolución y qué volumen total tendrá al final.
- c) Argumenta por qué agregar agua a un ácido aumenta su pH, pero nunca lo lleva por encima de 7.