Objetivos de aprendizaje
- Definir la constante de producto iónico del agua.
- Define la solución ácida.
- Define la solución básica.
- Utiliza la constante para calcular o cuando se conoce la otra.
¿Qué hay dentro?
En una época, podías quitar las tapitas de la parte superior de una batería de coche y comprobar el estado del ácido sulfúrico en su interior. Si estaba bajo, podías añadir más ácido. Pero el ácido sulfúrico es un material peligroso, por lo que ahora las baterías están selladas para proteger a las personas. Debido a la naturaleza peligrosa del ácido, no es una buena idea cortar una batería para ver su aspecto; podría sufrir quemaduras por ácido.
El producto iónico del agua
La autoionización del agua (el proceso en el que el agua se ioniza en iones de hidronio e iones de hidróxido) se produce de forma muy limitada. Cuando dos moléculas de agua chocan, puede haber una transferencia de un ion hidrógeno de una molécula a la otra. Los productos son un ion hidronio cargado positivamente y un ion hidróxido cargado negativamente.
A menudo utilizamos la forma simplificada de la reacción:
La constante de equilibrio para la autoionización del agua se denomina ion-producto para el agua y se le da el símbolo 
.
El producto iónico del agua 
es el producto matemático de la concentración de iones hidrógeno e iones hidróxido. Nótese que el H 2 O no se incluye en la expresión del producto iónico porque es un líquido puro. El valor de es muy pequeño, de acuerdo con una reacción que favorece a los reactantes. A 25°C, el valor determinado experimentalmente de en el agua pura es de 1,0 × 10 -14 .
En el agua pura, las concentraciones de iones hidrógeno e hidróxido son iguales entre sí. El agua pura o cualquier otra solución acuosa en la que se mantenga esta proporción se dice que es neutra. Para encontrar la molaridad de cada ion, se toma la raíz cuadrada de .
Una solución ácida es una solución en la que la concentración de iones hidrógeno es mayor que la de iones hidróxido. Por ejemplo, el cloruro de hidrógeno se ioniza para producir iones H + y Cl – al disolverse en agua.
Esto aumenta la concentración de iones H + en la solución. Según el principio de LeChâtelier, el equilibrio representado por 
es forzado hacia la izquierda, hacia el reactivo. Como resultado, la concentración del ion hidróxido disminuye.
Una solución básica es una solución en la que la concentración de iones hidróxido es mayor que la concentración de iones hidrógeno. El hidróxido de potasio sólido se disocia en el agua para dar lugar a iones potasio e iones hidróxido.
El aumento de la concentración de los iones OH – provoca una disminución de la concentración de los iones H + y el producto iónico de permanece constante
Problema de ejemplo: uso de para una solución acuosa
El ácido clorhídrico (HCl) es un ácido fuerte, lo que significa que está 100% ionizado en solución. ¿Cuál es el y el en una solución de 2,0 × 10 3 M HCl?
Paso 1: Enumerar los valores conocidos y planificar el problema.
Conocido
- = 2,0 × 10 -3 M
Desconocido
- = ? M
- = ? M
Debido a que el HCl está 100% ionizado, la concentración de iones H + en la solución será igual a la concentración original de HCl. Cada molécula de HCl que estaba originalmente presente se ioniza en un ion H + y un ion Cl -. La concentración de OH – puede entonces determinarse a partir de la y .
Paso 2: Resuelva .
Paso 3: Piense en su resultado.
La es mucho mayor que la porque la solución es ácida. Al igual que con otras constantes de equilibrio, la unidad para se omite habitualmente.
Resumen
- Se describe la autoionización del agua y se establece una constante de ionización para el proceso.
- Se definen las soluciones ácidas y básicas.
- Se ilustran los cálculos que utilizan .
Práctica
Lee las dos primeras páginas de este folleto sobre Ionización del agua y realiza esos problemas de práctica.
Revisión
- ¿Qué es una solución ácida?
- ¿Qué es una solución básica?
- ¿Cuál es el de una solución que tiene una de
Glosario
- solución ácida: Una solución en la que la concentración de iones de hidrógeno es mayor que la concentración de iones de hidróxido.
- Solución básica: Una solución en la que la concentración de iones hidróxido es mayor que la concentración de iones hidrógeno.
- producto iónico del agua : El producto matemático de la concentración de iones hidrógeno e iones hidróxido.
- autoionización del agua: El proceso en el que el agua se ioniza a iones hidronio e iones hidróxido.