Cómo calcular el pH: fórmula y ejemplos

En química, el pH es el número de acidez o basicidad (alcalinidad) de una solución acuosa. La escala de pH normalmente va de 0 a 14. Un valor de pH de 7 es neutro. Este es el pH del agua pura. Los valores inferiores a 7 son ácidos, mientras que los superiores a 7 son básicos. Aquí podrás encontrar una revisión rápida de cómo calcular el pH. Incluye fórmulas para encontrar el pH y ejemplos que muestran cómo usarlos.

Fórmula de cálculo de pH

La fórmula para calcular el pH es:

pH = -log [H⁺]

Los corchetes [] se refieren a la molaridad, M. La molaridad se expresa en unidades de moles por litro de solución. En un problema de química, es posible que te den la concentración en otras unidades. Para calcular el pH, primero convierta la concentración en molaridad. La forma más fácil de realizar el cálculo en una calculadora científica es ingresar las concentraciones de iones de hidrógeno, presionar la tecla de registro ( no la tecla ln, que es el logaritmo natural) y luego tomar el negativo del valor. Si bien es posible un pH negativo, la respuesta casi siempre será un número positivo.

Ejemplos de cálculos de pH sencillos

Aquí hay problemas de ejemplo simples que muestran cómo calcular el pH cuando se le da una concentración de iones de hidrógeno.

Ejemplo 1

Calcule el pH dado [H ⁺ ] = 1.4 x ^10-5 M

Respuesta:

pH = -log ₁₀ [H⁺]
pH = -log ₁₀ (1,4x^10-5)
pH = 4,85

Ejemplo 2

Encuentre el pH si la  concentración de H ⁺ es 0,0001 moles por litro.

Aquí ayuda reescribir la concentración usando notación científica como 1.0 x 10 ^-4 M. Esto hace la fórmula: pH = – (-4) = 4. O, simplemente podría usar una calculadora para tomar el logaritmo. Esto te da:

Respuesta:

pH = – log (0,0001) = 4

Calcule el pH de un ácido fuerte

A veces no se da la concentración de iones de hidrógeno, por lo que debes averiguarlo a partir de la reacción química o la concentración de los reactivos o productos. Si tiene un ácido fuerte, esto es fácil porque los ácidos fuertes se disocian completamente en sus iones. En otras palabras, la concentración de iones de hidrógeno es la misma que la concentración de ácido.

Ejemplo

Encuentre el pH de una solución 0.03 M de ácido clorhídrico, HCl.

Respuesta:

El ácido clorhídrico es un ácido fuerte, por lo que:

[H⁺] = 0,03 M
pH = – log (0,03)
pH = 1,5

Para bases, ácidos débiles y bases débiles, el cálculo es un poco más complicado. Aquí, usa pOH, pK _a y pK _b.

Encuentra [ H⁺] a partir del pH

Puede reorganizar la ecuación de pH para encontrar la concentración de iones de hidrógeno [H⁺] a partir del pH:

pH = -log ₁₀ [H ⁺ ]
[H ⁺ ] = 10 ^-pH

Ejemplo

Calcule [H ⁺ ] a partir de un pH conocido. Encuentre [H ⁺] si pH = 8.5

Respuesta:

[H ⁺] = 10 ^-pH
[H ⁺] = 10 ^-8.5
[H ⁺] = 3.2 x 10 ^-9  M

pH y K_w

pH significa «poder del hidrógeno» porque la fuerza de un ácido depende de la cantidad de iones de hidrógeno (H⁺) que libera en soluciones acuosas (a base de agua). En cierto modo, el agua actúa como un ácido y una base porque se disocia para producir un ión de hidrógeno y un ión de hidróxido:

H ₂ O ↔ H ⁺  + OH ^–

K _w es la constante de disociación del agua.

K _w  = [H ⁺ ] [OH ^– ] = 1 × ^10-14  a 25 ° C

Para agua pura:

[H ⁺ ] = [OH ^– ] = 1 × 10 ^-7

Entonces, se puede usar el valor de K _w para predecir si una solución es un ácido o una base:

• Solución ácida: [H⁺]> 1 × 10^-7
• Solución básica: [H⁺] <1 × 10^-7

Revisa tu trabajo

Evite los errores comunes al calcular el pH:

• Utilice el número correcto de cifras significativas. En química, el uso de un número incorrecto de dígitos puede contarse como una respuesta incorrecta, incluso si configuraste el problema correctamente.
• Espere una respuesta entre 0 y 14. Pueden aparecer valores ligeramente menores que 0 y mayores que 14, pero nunca verá un pH de -23 o 150, por ejemplo.
• Piense si la respuesta tiene sentido. Un ácido debe tener un valor inferior a 7, mientras que una base debe tener un pH superior a 7.

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