Hispanopedia WikiLa especiación de iones se refiere al cambio en la concentración de las distintas formas de un ion a medida que cambia el pH de la solución . [ 1 ]
El pH de una solución de un ácido débil monoprótico puede expresarse en términos del grado de disociación. Tras reordenar la expresión que define la constante de disociación ácida y sustituir pH = −log 10 [H + ], se obtiene:
- pH = p K a – log ( [AH]/[A − ] )
Esta es una forma de la ecuación de Henderson-Hasselbalch . De esta expresión se puede deducir que
- cuando el ácido está disociado al 1 %, es decir, cuando [AH]/[A − ] = 100, pH = p K a − 2
- cuando el ácido está disociado al 50 %, es decir, cuando [AH]/[A − ] = 1, pH = p K a
- cuando el ácido está disociado al 99 %, es decir, cuando [AH]/[A − ] = 0,01, pH = p K a + 2
De ello se deduce que el rango de pH dentro del cual se produce la disociación parcial del ácido es aproximadamente pKa ± 2. Esto se muestra gráficamente a la derecha.
Una aplicación práctica de estos resultados es que el rango de transición de pH de un indicador de pH es aproximadamente pKa ± 1 ; el color del indicador en su forma ácida difiere del color de su base conjugada. En el rango de transición , ambas formas se encuentran en equilibrio, por lo que el color es intermedio. Fuera del rango de transición, la concentración de ácido o base conjugada es inferior al 10 %, y predomina el color de la especie mayoritaria.
Un ácido débil se define como aquel con un pKa mayor que aproximadamente -2. Un ácido con pKa = -2 estaría disociado en un 99 % a pH 0, es decir, en una solución de HCl 1 M. Cualquier ácido con un pKa menor que aproximadamente -2 se denomina ácido fuerte . Se dice que los ácidos fuertes están completamente disociados. No existe un valor de pKa preciso que permita distinguir entre ácidos fuertes y débiles, ya que los ácidos fuertes, como el ácido sulfúrico , se encuentran asociados en soluciones muy concentradas.
El cálculo de las concentraciones de especies para un ácido poliprótico es más complejo a menos que los valores de pK estén separados por cuatro o más, ya que tres o más especies pueden coexistir a un pH dado. El ejemplo del ácido cítrico se muestra a la derecha. Las regiones de pH en las que existen las especies se superponen ampliamente, dado que la diferencia entre valores sucesivos de pK a es pequeña. Se han publicado numerosos programas informáticos para el cálculo de concentraciones de especies en equilibrio. La mayoría de ellos pueden manejar equilibrios mucho más complejos que los equilibrios ácido-base en disolución. Para obtener más información sobre programas de propósito general, consulte Programas informáticos para el cálculo de concentraciones de especies en equilibrio químico .
Véase también
Referencias
- Química ácido-base