Relación entre los iones de hidrógeno y el pH
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El pH es un parámetro importante que se mide para determinar la calidad del agua. Indica si una fuente de agua es de buena calidad para ser utilizada con fines de bebida y otras necesidades de la casa. Además, mantener el pH apropiado también es crítico para algunas reacciones químicas. El pH de un sistema depende de la concentración de iones de hidrógeno presente en ese sistema. La concentración de iones de hidrógeno en una solución es la cantidad de iones de hidrógeno (en las unidades de mol) presentes en un litro de solución. El pH es el valor logarítmico de la inversa de la concentración de iones de hidrógeno. Esta es la relación entre los iones de hidrógeno y el pH..
Áreas clave cubiertas
1. ¿Qué son los iones de hidrógeno?
- Definición, Propiedades
2. Que es el pH
- Definición, propiedades, escala y medidas.
3. ¿Cuál es la relación entre los iones de hidrógeno y el pH?
- Explicación con ejemplos
Términos clave: acidez, alcalinidad, basicidad, iones de hidrógeno, ión hidronio, pH, protón
¿Qué son los iones de hidrógeno?
Los iones de hidrógeno son las formas iónicas del elemento hidrógeno; esto viene dado por el símbolo H+. Un ion se forma cuando los electrones se eliminan o se agregan a un átomo. Cuando los electrones se eliminan de un átomo, se convierte en un catión. Cuando los electrones se agregan a un átomo, se convierte en un anión. El hidrógeno tiene un solo electrón en sus átomos neutros en la fase gaseosa. El isótopo más estable del hidrógeno contiene un protón en su núcleo. Por lo tanto, la carga positiva del núcleo (debido a la presencia de protones) es neutralizada por el único electrón que tiene. Pero cuando este electrón se elimina del átomo de hidrógeno, solo está presente el protón cargado positivamente. Por lo tanto, el hidrógeno se convierte en un ión de hidrógeno. Por lo tanto, el ión de hidrógeno es solo un protón.
En soluciones acuosas, este ion hidrógeno o protón está en combinación con H2O (agua) moléculas. Entonces se llama un Ion de hidronio. El símbolo para el ion hidronio es H3O+. Este símbolo se crea a partir de H+-H2O combinacion.
Figura 1: La estructura química del ion hidronio.
La acidez de un compuesto está determinada por su capacidad para liberar iones de hidrógeno (o protones). Por lo tanto, los ácidos fuertes son compuestos que pueden ionizar completamente y liberar todos los iones de hidrógeno que tienen. Los ácidos débiles son compuestos que pueden disociarse parcialmente en sus iones y liberar algunos de los iones de hidrógeno. La cantidad de iones de hidrógeno presente en un sistema puede determinarse observando el pH de ese sistema. Las titulaciones ácido-base se basan principalmente en los iones de hidrógeno presentes en un sistema. Se puede usar una base para determinar el número de iones de hidrógeno presentes en una solución acuosa de un ácido.
Además, los iones de hidrógeno también pueden existir aniones. Dado que el átomo de hidrógeno tiene un electrón desapareado en el orbital 1s, puede obtener otro electrón al orbital s para completar el orbital y obtener la configuración electrónica de Helio (He). Entonces se indica como H-. Esto sucede porque el átomo de hidrógeno está compuesto por un protón y no hay otra carga positiva en el átomo para neutralizar el electrón entrante..
En general, el hidrógeno tiende a formar el ión positivo ya que tiene menos electronegatividad en comparación con la mayoría de los otros elementos. Pero cuando está unido a elementos como los metales con una electronegatividad muy baja que el hidrógeno, tiende a formar aniones en lugar de cationes..
Que es el pH
El pH es el valor logarítmico de la inversa de la concentración de iones de hidrógeno (más precisamente la actividad de los iones de hidrógeno). El pH es en realidad una escala utilizada para determinar la acidez o basicidad (alcalinidad) de un sistema. El valor logarítmico se debe a que la concentración de iones de hidrógeno en una solución tiene una cantidad muy baja. Por ejemplo, la concentración de iones de hidrógeno en agua pura a 25ºC.oC es alrededor de 10-7 prostituta. Por lo tanto, la concentración de iones de hidrógeno se considera en lugar de la actividad y el valor logarítmico se utiliza para facilitar la identificación y comparación de estas concentraciones. Al calcular el pH, las unidades de concentración de iones de hidrógeno deben tomarse en mol / L.
La escala de pH varía de 1 a 14. El pH 7 se considera como el pH neutro de un sistema. Los ácidos tienen valores de pH inferiores a 7 y las bases tienen valores de pH superiores a pH 7. Los ácidos fuertes muestran valores de pH de 1 a 3, mientras que los ácidos débiles muestran valores de pH de 4 a 6. Si un sistema tiene un valor de pH cercano a 14, se considera tan fuertemente básico.
Figura 2: escala de pH
El pH se puede medir utilizando varios métodos. Los papeles de tornasol se pueden usar para determinar si una solución es ácida o básica. Los papeles de pH se pueden usar para determinar el valor de pH como un número entero. También se pueden utilizar métodos de titulación..
Relación entre los iones de hidrógeno y el pH
Existe una relación directa entre los iones de hidrógeno y el pH. El pH de una solución depende de la concentración de iones de hidrógeno en esa solución. El valor de pH es el valor logarítmico de la inversa de la actividad del ion hidrógeno. Como la concentración de los iones de hidrógeno es a menudo muy baja, la actividad de los iones se considera igual a la concentración de los iones de hidrógeno. Entonces, el pH es el logaritmo de la inversa de la concentración de iones de hidrógeno.
pH = -log10[unaH+]
Donde a es la actividad.
pH = -log10[H+(aq)]
Por lo tanto, existe una relación directa entre el pH y la concentración de iones de hidrógeno en una solución..
Conclusión
El pH de una solución depende principalmente de la concentración de iones de hidrógeno en esa solución. La concentración de iones de hidrógeno variará de acuerdo con las especies químicas presentes en esa solución y los cambios en la temperatura de esa solución.
Referencias:
1. “Iones de hidrógeno”. Encyclopædia Britannica. Encyclopædia Britannica, inc., N.d. Web. Disponible aquí. 26 de julio de 2017.
2. "Qué es el pH" .N.p., n.d. Web. Disponible aquí. 26 de julio de 2017.
Imagen de cortesía:
1. "Hydronium-3D-balls" Por Benjah-bmm27 - Trabajo propio, Dominio público) a través de Commons Wikimedia
