Ácidos y bases: pH, hidrólisis, tampones y valoraciones
El bloque ácido-base evalúa el cálculo de pH en ácidos y bases fuertes y débiles, la hidrólisis de sales, las disoluciones tampón y las valoraciones. Las preguntas suelen exigir justificar aproximaciones y comprobar su validez.
Ácidos y bases de Brønsted-Lowry
Un ácido dona un protón y una base lo acepta; cada uno tiene su par conjugado. El agua es anfótera. A 25 °C, Kw = [H₃O⁺][OH⁻] = 1,0·10⁻¹⁴, de modo que pH + pOH = 14. En ácidos fuertes la disociación es total; en débiles, Ka = [H₃O⁺][A⁻]/[HA].
Cálculo de pH
Para un ácido débil HA de concentración inicial C, si α es pequeño: [H₃O⁺] ≈ √(Ka·C). Comprueba que α < 5 %; si no, resuelve la ecuación cuadrática. Para una base débil, calcula primero [OH⁻] con Kb y después pOH. En sales, la hidrólisis del ion conjugado determina el carácter: sal de ácido débil y base fuerte → básica; de ácido fuerte y base débil → ácida; de ambos fuertes → neutra.
Disoluciones tampón y valoraciones
Una disolución tampón contiene un ácido débil y su base conjugada en cantidades comparables; su pH se estima con Henderson–Hasselbalch: pH = pKa + log([base]/[ácido]). En una valoración, en el punto de equivalencia se igualan los equivalentes, no necesariamente los moles: n(ácido)·valencia = n(base)·valencia.
Ejemplo resuelto
Calcula el pH de CH₃COOH 0,10 M con Ka = 1,8·10⁻⁵. Sea x = [H₃O⁺]. x²/(0,10 − x) = 1,8·10⁻⁵. Suponiendo x ≪ 0,10: x² = 1,8·10⁻⁶ → x = 1,34·10⁻³ M. pH = −log(1,34·10⁻³) = 2,87. Comprobación: x/C = 1,3 % < 5 %, la aproximación es válida. Sin comprobarla, el resultado puede perder puntos.
Errores que cuestan puntos
- Usar pH + pOH = 14 a temperaturas distintas de 25 °C.
- Sustituir en Ka la concentración inicial sin restar x.
- Afirmar que toda sal es neutra.
- Confundir tampón con una disolución de ácido débil sola.
- Olvidar la estequiometría de la valoración (H₂SO₄ aporta dos protones).