Determinación del pH: Fundamentos y Métodos para Ácidos y Bases
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Objetivos Específicos
- Reconocer la acidez o basicidad de una sustancia mediante la determinación del pH.
- Observar el cambio de color que experimentan algunos indicadores según el medio en el cual se encuentran.
- Determinar el pH de una solución a través de cinta de pH y el pH-metro.
- Preparar un indicador de pH casero.
Fundamento Teórico
Los ácidos y las bases son dos tipos de sustancias que, de una manera sencilla, se pueden caracterizar por las propiedades que manifiestan.
Disoluciones Acuosas de los Ácidos
- Tienen sabor agrio.
- Conducen la corriente eléctrica, es decir, son electrolitos.
- Se tornan de un color característico en presencia de indicadores.
- Reaccionan con algunos metales como el magnesio y el zinc, liberando hidrógeno gaseoso (H₂).
- Reaccionan con las bases formando sustancias de propiedades diferentes: las sales.
- Tienen un pH menor a 7.
Disoluciones Acuosas de las Bases
- Tienen un sabor amargo y son jabonosas al tacto.
- Conducen la corriente eléctrica, es decir, son electrolitos.
- Se tornan de un color característico en presencia de indicadores.
- Reaccionan con los ácidos formando sustancias de propiedades diferentes: las sales.
- Tienen un pH mayor que 7.
¿Qué es un Indicador?
Los indicadores son sustancias orgánicas que cambian de color según estén en presencia de una sustancia ácida o básica.
Indicadores Ácido-Base Naturales
Son indicadores que se obtienen directamente de la naturaleza y ya están acondicionados para indicar el pH de una sustancia acuosa al contacto.
Indicadores Ácido-Base Sintéticos
Son indicadores que deben pasar por una serie de tratamientos distintos para poder medir el pH de una sustancia al contacto. A diferencia de los naturales, pueden presentar resultados más exactos.
Acidez y Alcalinidad de una Solución
Una solución será ácida, neutra o básica dependiendo de su concentración de iones hidrógeno. Esta concentración de iones es muy pequeña, por lo que con frecuencia es más conveniente expresar la acidez en términos de pH, el cual se define como el logaritmo negativo de la concentración de iones hidrógeno.
Cuando una solución se vuelve cien veces más ácida, el pH disminuirá en dos unidades. El término común para referirse a la alcalinidad es pOH.
Fórmulas Clave del pH y pOH
El pH se calcula como:
pH = -log[H⁺]
El pH de una solución también se puede encontrar a partir de la concentración de pOH, el cual es una medida de la concentración de iones hidroxilo, similar al pH.
pOH = -log[OH⁻]
La relación entre pH y pOH en soluciones acuosas a 25°C es:
pH + pOH = 14
Una medición de pH viene determinada por la relación entre el número de iones hidrógeno (H⁺) y el número de iones hidroxilo (OH⁻). Cuando el número de iones hidrógeno iguala al número de iones hidroxilo, el agua es neutra y tendrá un pH alrededor de 7.
El pH de una solución puede variar entre 0 y 14. Cuando el pH de una sustancia es mayor de 7, es una sustancia básica. Cuando el pH de una sustancia está por debajo de 7, la solución es ácida; cuanto menor sea el valor, más ácida será. El pH no tiene unidades; se expresa simplemente por un número.
En resumen, cuando una solución es neutra, el número de iones hidrógeno iguala al número de iones hidroxilo. Cuando el número de iones hidroxilo es mayor, la solución es básica; cuando el número de iones hidrógeno es mayor, la solución es ácida.