En este post te quiero explicar cómo calcular el pH cuando tenemos una cantidad determinada de ácido fuerte y base fuerte en la misma solución. Pone atención. Vamos a verlo bien con un problema.
Supongamos que tenemos 2 g de KOH en una solución de 200 ml y 2 g de ácido sulfúrico en una solución de 300 ml, las mezclamos y debemos calcular el pH resultante.
En primer lugar, calcularemos la cantidad de moles de cada reactivo (ácido y base).
2 g / 56,1 g /mol = 0,035 moles.
Para H2SO4 tenemos 2 g / 98 g / mol = 0,020 moles
Ahora tengamos en cuenta la reacción que es fundamental.
2 KOH + H2SO4 ——-> K2SO4 + 2 H2O
Como vemos en la reacción equilibrada, 2 moles del hidróxido se neutralizan perfectamente con un mol del ácido. Tenemos que hallar el reactivo que está en exceso. Ya que ese dará la diferencia en el pH. Ya que la cantidad de moles del hidróxido debe ser el doble de la del ácido, es fácil ver que para 0,020 moles de ácido debemos tener exactamente 0,040 moles de KOH. Bien, tenemos 0,035 moles de KOH, por lo tanto el KOH esta en defecto, es el limitante. El H2SO4 entonces, es el excedente, pero cuanto?. Para 2 moles de KOH necesitamos 1 del ácido, entonces para 0,035 moles de KOH necesitamos:
0,035 mol KOH . ( 1 mol H2SO4 / 2 mol KOH ) = 0,017 mol de H2SO4.
Como tenemos 0,020 moles de H2SO4 solo restaremos y obtenemos la diferencia.
0,020 mol – 0,017 mol = 0,003 moles.
Por lo tanto, nuestra solución tiene carácter ácido, ya que el excedente (0,003 moles) es del ácido y no del hidróxido. El pH lo calculamos fácilmente con la fórmula
pH = – log [ H + ]
Ojo, que el H2 SO4 es diprótico. o sea, aporta 2 H+ por cada molécula. Primero calculemos su nueva Molaridad. No olvidemos que esos 0,003 moles están ahora en un volumen de 500 ml. ya que unimos ambas soluciones.
M H2SO4 = 0,003 mol / 0,5 L = 0,006 M
H2SO4 —> 2 H+ + SO4 – ² (Cada molécula del ácido genera 2 H+). Así que la M del H+ será el doble de la del H2SO4.
0,006 M —- > 2 . 0,006M = [H+] = 0,012M
Ahora sí, calculamos el pH de la solución. pH = – log [0,012 M] pH = 1,92. Obviamente es ácida ya que está por debajo de 7.
Espero que te haya servido este ejemplo claro y detallado. Podes dejar tus dudas o comentarios. Éxitos.
