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Reacciones ácido-base. pH. Neutralización

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Reacciones ácido-base. pH. Neutralización

Una disolución acuosa será más o menos ácida, según la concentración de protones que contenga. Una disolución con una concentración de iones hidronio mayor que el agua pura es ácida. Si la concentración de iones hidronio es menor que la del agua pura, la disolución es básica.

Equilibrio iónico del agua

El agua pura es un electrolito débil que se encuentra disociado en sus iones H3O+ y OH?, pudiendo expresarse el equilibrio como:

Al producto de la concentración de iones hidroxonio o hidronio (H3O+) por la concentración de iones hidróxido (OH?) se le denomina producto iónico del agua y se representa como Kw. Este producto tiene un valor constante igual a 10?14 a 25 ºC.

Kw = [OH?][ H3O+] = 10?14

Dado que en el agua pura por cada ion hidronio hay un ion hidróxido, la concentración es la misma, por lo que:

10?7 × 10?7 = 10?14

Disoluciones ácidas, bases y neutras

Si se disolviese en agua pura una sustancia básica, aumentaría la concentración de iones hidróxido en el medio, con lo que, para que se cumpliese el producto iónico del agua, debería disminuir la concentración de iones hidronio.

Por el contrario, si se disuelve un ácido en agua pura, éste se disocia dando protones, con lo que aumenta la concentración de éstos, disminuyendo la de iones hidróxido, para que se cumpla el equilibrio iónico del agua.

Se tienen entonces las siguientes relaciones:

  • Disolución ácida cuando [H3O+] > [OH?]
  • Disolución neutra cuando [H3O+] = [OH?]
  • Disolución básica cuando [H3O+] < [OH?]

Como en una disolución acuosa neutra se cumple que [OH?] = [ H3O+] = 10?7 M, se tiene:

  • Disolución ácida cuando [H3O+] > 10?7 M
  • Disolución neutra cuando [H3O+] = 10?7 M
  • Disolución básica cuando [H3O+] < 10?7 M

Concepto de pH

El pH se define como el logaritmo de la concentración de iones hidronio cambiado de signo:

pH = ? log [H3O+]

Se tiene entonces:

Disolución [H3O+] pH
Ácida
>10?7M
<7
Neutra
10?7M
7
Básica
<10?7M
>7

Reacciones de neutralización

En las reacciones de neutralización se hace reaccionar un ácido con una base, con objeto de determinar la concentración de una sustancia ácida o básica en la disolución.

Si tenemos una disolución ácida que contiene una cantidad de ácido desconocida, se puede determinar ésta añadiendo poco a poco una base hasta que se neutralice la disolución.

Una vez que la disolución se ha neutralizado, como la cantidad de base adicionada es conocida, se puede determinar la cantidad de ácido que había en la disolución.

Los productos resultantes de la reacción de un ácido y una base son siempre una sal y agua:

ácido + base ® sal + agua

Por ejemplo, la reacción del ácido clorhídrico con el hidróxido de sodio da lugar a la sal cloruro de sodio y agua:

HCl + NaOH ® NaCl + H2O

Indicadores

Los indicadores son sustancias que tienen la propiedad de cambiar de color al variar la acidez de la disolución en la que se encuentran. Normalmente se trata de ácidos orgánicos débiles.

Un ejemplo es el papel de tornasol, que se pone de color azul al ser introducido en una disolución básica o de color rojo si la disolución es ácida.

Nombre usual Intervalo de pH (*) Color en medio ácido Color en medio básico
Rojo de cresol 0,2-1,8 rojo amarillo
Azul de timol 1,2-2,8 rojo amarillo
Azul bromofenol 3,0-4,6 amarillo púrpura
Naranja de metilo 3,1-4,4 rojo amarillo

(*) Zona en que tiene lugar el cambio de color.

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