Cómo calcular la concentración de iones de hidrógeno

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Hemera Technologies/PhotoObjects.net/Getty Images

La concentración de iones hidrógeno en una solución resulta de la adición de un ácido. Los ácidos fuertes dan una concentración de iones de hidrógeno más alta que los ácidos débiles, y es posible calcular la concentración resultante ya sea conociendo el pH de la solución o la fuerza del ácido. La resolución a partir del conocimiento del pH es más fácil que a partir de la constante de disociación del ácido y la concentración inicial.

Resolver a partir de un pH o pOH conocido

Verifica para determinar si la información proporcionada contiene el pH o el pOH de la solución.

Calcula la concentración de iones de hidrógeno tomando 10 a la potencia del negativo del pH. Por ejemplo, para una solución de pH = 6,5; la concentración de iones de hidrógeno sería 1_10^-6,5, que es igual a 3,16_10^-7. Los científicos han definido el pH como un atajo logarítmico de la concentración de iones de hidrógeno. Esto significa que el pH es igual al logaritmo negativo de la concentración de iones de hidrógeno.

Resta 14 al pOH (el pH y el pOH siempre suman 14) para obtener el pH, en caso de que sólo sepas el valor del pOH, luego realiza el cálculo indicado arriba, ya que el pOH es el logaritmo negativo de la concentración de iones de OH en una solución.

Resolver a partir de la constante de disociación del ácido (Ka) y la cantidad

Cambia la unidad de gramos a moles, de ser necesario, usando la masa molar del ácido. El colegio comunitario Clackamas ofrece un gran tutorial sobre cómo hacer esto. Todo estudiante de química debería estar seguro de entender las conversiones de unidades y practicar con ellas constantemente.

Encuentra la concentración molar del ácido al calcular la cantidad de moles dividido los litros de la solución: por ejemplo, 0,15 moles de ácido en 100 ml de solución equivaldrían a 0,15 dividido por 0,100, que es igual a una solución 1,5 M.

Usa la concentración original del ácido como la concentración de iones de hidrógeno para un ácido fuerte en solución: todo el ácido se ioniza. Los siguientes son los únicos ácidos fuertes: HCl (ácido clorhídrico), HBr (ácido bromhídrico), HI (ácido iodhídrico), H2SO4 (ácido sulfúrico), HNO3 (ácido nítrico) y HClO4 (ácido perclórico).

Usa la constante de disociación del ácido y una calculadora para encontrar la concentración de iones de hidrógeno para un ácido débil. Escribe esta ecuación: Ka = ([H+]*[A-]) / [HA] donde [HA] es la concentración del ácido en equilibrio, [H+] es la concentración de iones de hidrógeno, [A-] es la concentración de la base conjugada o anión, que será igual a [H+] y Ka es la constante de disociación del ácido.

Reemplaza el valor conocido de Ka. La ecuación se verá de esta forma: Ka = x^2 / [HA] Ahora, como el ácido se divide en iones, la concentración molar de cada ion en equilibrio es igual a la cantidad que falta del ácido original. Así que la ecuación es igual a: Ka = x^2 / (concentración original menos x)

Convierte esto en una ecuación cuadrática: x^2 + Ka x - (concentración original * Ka) = 0 Usa la fórmula cuadrática para resolver el valor final de x.