Cómo calcular Ka a partir de Ph

Todo ácido tiene una constante de disociación característica (Ka), que es una medida de su capacidad para donar iones de hidrógeno en solución. En otras palabras, Ka proporciona una forma de medir la fuerza de un ácido. Los valores más altos significan ácidos más fuertes. El pH (poder del hidrógeno) de una solución es una medida de la concentración de iones de hidrógeno y también es una medida de acidez, pero no es lo mismo que Ka. Sin embargo, existe una relación entre los dos y puedes calcular Ka para un ácido si conoce la concentración de ácido y el pH de la solución.

Disociación constante Ka

Un compuesto es ácido si puede donar iones de hidrógeno a una solución acuosa, lo que equivale a decir que el compuesto es capaz de crear iones de hidronio (H30+). La ecuación general que describe lo que le sucede a un ácido (HA) en solución es:

HA + H20 H30+ + A, donde un es la base conjugada.

Algunos ácidos son fuertes y se disocian completamente, mientras que otros son débiles y solo se disocian parcialmente. Puede medir la fuerza de un ácido por su constante de disociación Ka, que es una relación formada al dividir la concentración de productos por la concentración de reactivos:

Ka = [H30+] [A-]/[HA]

Todas las reacciones ocurren en el agua, por lo que generalmente se elimina de la ecuación.

Derivando Ka del pH

El pH de una solución ácida acuosa es una medida de la concentración de iones de hidrógeno libres (o hidronio) que contiene: pH = -log [H+] o pH = -log [H30+]. La última ecuación se puede reescribir:

[ H30+] = 10-pH

Si conoce la concentración molar de una solución ácida y puede medir su pH, la equivalencia anterior le permite calcular la concentración relativa de ácido para conjugar la base y derivar la constante de disociación Ka. Para hacer esto, es útil configurar una tabla que delimite el Iconcentraciones iniciales de reactivos y productos, la Ccambio en las concentraciones y las concentraciones en miequilibrio. Esta es una mesa ICE. En lugar de configurar uno de manera general, es más instructivo ilustrar el procedimiento con un ejemplo específico.

Constante de disociación del ácido acético

El ácido acético, el ácido que le da al vinagre su sabor amargo, es un ácido débil que se disocia en iones acetato e hidronio en solución.

CH3CO2H + H2O CH3CO2 + H3O+

El vinagre doméstico típico es una solución 0,9 M con un pH de 2,4. Usando los datos, es posible calcular la constante de disociación:

    Ácido acético (CH3CO2)H) Iones de hidronio (H3O+) Iones acetato (CH3CO2)

    Inicial 0.9 M 0 0

    Cambiar -x M + x M + x M

    Equilibrio (0,9 – x) M x M x M

    La constante de disociación Ka es [H3O+] [CH3CO2] / [CH3CO2)H].

    Ka = x2/(0,9 – x)

    Como se señaló anteriormente, [H3O+] = 10-pH. Dado que x = [H3O+] y conoces el pH de la solución, puedes escribir x = 10-2,4. Ahora es posible encontrar un valor numérico para Ka.

    Ka = (10-2,4)2 /(0,9 – 10-2,4) = 1,8 x 10-5.