T6: Equilibrios acido-base · pH de disoluciones — QUIMICA PEvAU Andaluc%C3%ADa 2021

pH de disoluciones

Teoría

2021 · Ordinaria · Titular

Entre las disoluciones de las siguientes sustancias: $\ce{NH3}$ , $\ce{NaCl}$ , $\ce{NaOH}$ y $\ce{NH4Cl}$ , todas ellas de igual concentración, justifique:

a) Cuál de ellas tendrá el pH más alto.b) Cuál de ellas tendrá una

[\ce{OH-}] < 10^{-7} \text{ M}

.c) En cuál de ellas

[\ce{OH-}] = [\ce{H3O+}]

Ácido-basepH

Para justificar el pH de las disoluciones de las sustancias dadas, se debe analizar su comportamiento en agua:1. $\ce{NH3}$ (Amoníaco): Es una base débil. Reacciona con el agua para producir iones hidróxido:

\ce{NH3(aq) + H2O(l) <=> NH4+(aq) + OH-(aq)}

Esto resulta en una disolución básica, por lo que su pH será mayor que 7.2. $\ce{NaCl}$ (Cloruro de sodio): Es una sal formada por un ácido fuerte ( $\ce{HCl}$ ) y una base fuerte ( $\ce{NaOH}$ ). Sus iones ( $\ce{Na+}$ y $\ce{Cl-}$ ) no hidrolizan en agua.

\ce{NaCl(s) + H2O(l) -> Na+(aq) + Cl-(aq)}

Por lo tanto, la disolución es neutra y su pH es 7.3. $\ce{NaOH}$ (Hidróxido de sodio): Es una base fuerte. Se disocia completamente en agua liberando iones hidróxido:

\ce{NaOH(s) + H2O(l) -> Na+(aq) + OH-(aq)}

Esto resulta en una disolución fuertemente básica, por lo que su pH será mucho mayor que 7.4. $\ce{NH4Cl}$ (Cloruro de amonio): Es una sal formada por un ácido fuerte ( $\ce{HCl}$ ) y una base débil ( $\ce{NH3}$ ). El ión $\ce{Cl-}$ no hidroliza, pero el ión $\ce{NH4+}$ (ácido conjugado de la base débil $\ce{NH3}$ ) sí hidroliza el agua:

\ce{NH4+(aq) + H2O(l) <=> NH3(aq) + H3O+(aq)}

Esto resulta en una disolución ácida, por lo que su pH será menor que 7.

a) Cuál de ellas tendrá el pH más alto.

La disolución de $\ce{NaOH}$ tendrá el pH más alto. El $\ce{NaOH}$ es una base fuerte que se disocia completamente, liberando una gran cantidad de iones $\ce{OH-}$ . Las otras sustancias son una base débil ( $\ce{NH3}$ ), una sal neutra ( $\ce{NaCl}$ ) y una sal ácida ( $\ce{NH4Cl}$ ). Por lo tanto, $\ce{NaOH}$ generará la mayor concentración de $\ce{OH-}$ y, consecuentemente, el pH más alto.

b) Cuál de ellas tendrá una

[\ce{OH-}] < 10^{-7} \text{ M}

La disolución de $\ce{NH4Cl}$ tendrá una $[\ce{OH-}] < 10^{-7} \text{ M}$ . Esta condición corresponde a una disolución ácida. El $\ce{NH4Cl}$ es una sal que hidroliza para producir $\ce{H3O+}$ ( $\ce{NH4+ + H2O <=> NH3 + H3O+}$ ), lo que hace que $[\ce{H3O+}] > 10^{-7} \text{ M}$ . Dado que el producto iónico del agua $K_w = [\ce{H3O+}][\ce{OH-}] = 10^{-14}$ , si $[\ce{H3O+}] > 10^{-7} \text{ M}$ , entonces $[\ce{OH-}]$ debe ser necesariamente menor que $10^{-7} \text{ M}$ .

c) En cuál de ellas

[\ce{OH-}] = [\ce{H3O+}]

La disolución de $\ce{NaCl}$ tendrá $[\ce{OH-}] = [\ce{H3O+}]$ . Esta condición corresponde a una disolución neutra. El $\ce{NaCl}$ es una sal formada por un ácido fuerte y una base fuerte, por lo que sus iones no hidrolizan el agua. En consecuencia, no altera el equilibrio de autoionización del agua y las concentraciones de iones hidronio e hidróxido permanecen iguales a $10^{-7} \text{ M}$ .