Canal YouTube | Química General

¡Suscríbete al nuevo canal de Química General! Durante este verano completaré todos los temas que se imparten en primero de carrera de las diferentes universidades. Cada tema en una lista de reproducción con el contenido ordenado

Autoionización del agua y escala de pH

Solapas principales

Medidas de conductividad indican que el agua pura está parcialmente ionizada.  Los iones se generan cuando unas moléculas de agua actúan como ácidos cediendo protones a otras moléculas de agua que actúan como bases, según el siguiente equilibrio.

$H_2O + H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + OH^-$

Se trata de una reacción reversible muy desplazada hacia la izquierda.  Las cantidades de iones oxonio e hidróxido presentes en el medio es muy pequeña.

La constante de equilibrio de esta reacción se denomina  producto iónico del agua, $K_w$

$K_w=[H_3O^+][OH^-]=10^{-14}$

En el agua pura las concentraciones de ambos iones es igual: $[H_3O^+]=[OH^-]=10^{-7}$

Dado que $K_w$ es una constante, en todo momento el producto de las concentraciones de iones oxonio e hidróxido debe ser $10^{-14}$.  Por tanto, si añadimos al agua pura un ácido aumentando la concentración de protones de la disolución, la concentración de iones hidróxido debe disminuir para mantener el valor de $K_w$

Escala de pH

En 1909, el químico danés Soren Sorensen definió el pH como:

$pH=-log[H_3O^+]$

El pH nos da el grado de acidez que presenta una disolución.

Así, en el agua pura $[H_3O^+]=10^{-7}$ M y su $pH=-log(10^{-7})=7$. 

  • De modo que consideramos que todas las disoluciones acuosas a 25ºC con pH=7 son neutras.
  • Cuando el pH es mayor de 7 la disolución es básica.
  • Cuando el pH es menor de 7 la disolución es ácida.

También podemos definir el pOH:

$pOH=-log[OH^-]$

Dado que $[H_3O^+][OH^-]=10^{-14}$, tomando logaritmos se obtiene la relación entre el pH y el pOH:

$pH+pOH=14$