Ácidos y bases

La escala de pH

Ilustración de la escala de PH y la ecuación de PH

Este tipo de escala se llama escala de pH . Básicamente, esta es una forma muy simplista de expresar las medidas de la acidez de una solución. En ciencia, queremos tener medidas más concretas de las cosas; no queremos ponerlo arbitrariamente en este continuo, queremos asociar un número real con esta acidez.

Encontrar valores de pH

Entonces, el pH se define como el logaritmo negativo de la concentración de iones de hidrógeno. ¿Entonces que significa eso? Suena muy complicado, ¿verdad?

Comencemos con esto aquí primero. Entonces, esta parte de la ecuación (H +) solo define la concentración de iones de hidrógeno. Un ion de hidrógeno, si recuerda, es básicamente un átomo de hidrógeno que ha perdido uno de sus electrones. Volveremos a esto en un minuto y hablaremos un poco más específicamente sobre cómo se relaciona esto.

Ecuaciones logarítmicas

Esta parte de la ecuación nos dirá qué tipo de relación tienen los datos entre sí. Lo que tenemos cuando hablamos de una escala logarítmica es que tenemos una relación no lineal entre los datos, y cada vez que muevo una unidad en la escala x, me muevo diez veces más que la unidad y anterior.

La diferencia entre los valores de y aumenta exponencialmente, o logarítmicamente, cada vez que aumento el valor de x en uno.

¿Qué está haciendo exactamente esta parte de la parte logarítmica de la ecuación? Qué significa eso? Para expresar esto en términos de una escala con la que quizás esté familiarizado que es una escala logarítmica, piense en la escala de Richter. La escala de Richter mide la intensidad de los terremotos . Si tengo un terremoto de 4.0 en la escala de Richter, eso tiene un cierto poder asociado. Si hablo de un terremoto de 5.0, no es que haya sido solo una unidad más fuerte que el terremoto de 4.0, en realidad es 10 veces más poderoso que el terremoto de 4.0. Y luego, si hablamos de algo que es 6.0, eso es 10 veces más que el terremoto de 5.0 y 100 veces más que el terremoto de 4.0. Puede ver entonces que al usar una escala logarítmica, nos permite medir un rango más amplio de valores .

Ilustración de una escala logarítmica

Entonces, por ejemplo, el agua tiene una concentración de iones de hidrógeno de 10 ^ -7.

Entonces, puede ver aquí que vamos a medir valores muy pequeños, y debido a que generalmente estamos tratando con valores de concentración que son menores a uno, queremos usar este signo negativo para hacer que todo sea positivo.

Definición de un ácido

Regresemos a nuestra escala de pH aquí, y al usar esta ecuación, lo que eso significa es que el agua se traducirá a un pH de 7. Cualquier cosa que sea más de 7, lo llamaremos base ; cualquier cosa que sea menor de 7, lo llamaremos ácido . Definimos estos números debido a la forma en que estos tipos de moléculas se comportan en términos de concentración de iones de hidrógeno. Así que revisemos un poco más este concepto de concentración de iones de hidrógeno.

Hablemos primero de los ácidos. Un ácido se define como una molécula que dona iones de hidrógeno. Tomemos un ejemplo de un ácido fuerte conocido como cloruro de hidrógeno. El cloruro de hidrógeno, debido a que es un ácido fuerte, se disociará completamente y formará una molécula de ion hidrógeno y también un ion cloro. Debido a que dona a la solución este ión de hidrógeno, esta molécula, el cloruro de hidrógeno, se conoce como ácido.

Debido a que está donando este ión de hidrógeno, está aumentando la concentración de iones de hidrógeno de la solución, ¿verdad? Si recuerda, dijimos que la concentración de iones de hidrógeno en el agua es 10 ^ -7. Entonces, si agrego más iones de hidrógeno a esa solución, aumentaré la concentración. Si aumento la concentración y digo que ahora la concentración es 10 ^ -5. Cualquier valor que sea menor a 7 se define como un ácido porque tiene una mayor concentración de iones de hidrógeno que el agua.

Definiendo una base

Ecuación logarítmica del agua

Así que hablemos ahora del otro lado de la escala. Una base es cualquier tipo de molécula que pueda aceptar un ion hidrógeno. Tomemos nuevamente un ejemplo de algo que es fuerte porque nos será más fácil pensar y conceptualizar. El hidróxido de sodio es un ejemplo de una base fuerte. El hidróxido de sodio también se conoce como lejía. Debido a que es una base fuerte, al igual que cuando teníamos nuestro ácido fuerte, una base fuerte se disociará completamente en un ión de sodio y también en un ión de hidróxido, u OH-. Ahora bien, este OH- es algo que puede reaccionar con un ion hidrógeno; H + y OH- en realidad pueden producir un compuesto más estable, que conocemos más comúnmente como agua: H20.

Si una base esencialmente elimina los iones de hidrógeno de la solución, está reduciendo la concentración de iones H +. Si incluimos estos valores de concentración en nuestra fórmula de pH, lo que verá es que terminamos con un pH de 7 en este caso, terminamos con un pH de 9 en este caso. Entonces, cualquier cosa que tenga un valor mayor que 7 se define como una base.

Resumen de la lección

Así que hoy hemos aprendido que una escala de pH es una medida logarítmica de la concentración de iones de hidrógeno en una solución. Las soluciones con un pH de 7 se consideran neutras. Cualquier solución que tenga un pH inferior a 7 se considera ácida. Cualquier solución que tenga un pH superior a 7 se considera básica.

Para poner eso en términos moleculares, un ácido es cualquier tipo de molécula que donará un ion hidrógeno a la solución. Un ácido fuerte es un ácido que se disocia completamente para formar un anión y un ion hidrógeno.

Por el contrario, una base es cualquier tipo de molécula que pueda aceptar iones de hidrógeno de la solución. Una base fuerte se disocia completamente para formar un catión y un ion hidróxido.

Verá en una lección posterior cómo los ácidos y bases débiles se diferencian de estos ejemplos de ácidos y bases fuertes de los que hemos hablado.