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El pH y el pKa son parámetros de solución importantes en muchas áreas de la química, incluidos los cálculos que involucran equilibrios ácido-base. El pH es la medida universal de acidez, definida como el logaritmo negativo, a la base 10, de la "concentración de iones de hidrógeno" de una solución, y se expresa como: pH = -log. Los corchetes denotan concentración y el signo "+" denota la carga del ion hidrógeno. pKa es el logaritmo negativo, a la base 10, de la "constante de disociación" de un ácido débil. Por ejemplo, la disociación de un ácido débil "HA" se escribe: Ka = /, donde A- es la "base conjugada" del ácido. Por lo tanto, pKa = -log Ka. Cada ácido débil tiene un valor pKa único. Use la ecuación de Henderson-Hasselbalch para calcular el pH de una solución tampón, que es una solución de un ácido débil y su base conjugada, cuando se conoce el pKa del ácido. Esta ecuación se expresa: pH = pKa + log (/).
Suponga que tiene una solución tampón que se preparó agregando 25.0 ml de una solución de hidróxido de sodio (NaOH) 0.1 M a 75.0 ml de una solución de ácido acético 0.1 M (CH3COOH), donde "M" indica concentración molar. Tenga en cuenta que el ácido acético reacciona con NaOH para formar la base conjugada, CH3C00H-, como sigue: CH3COOH + NaOH = CH3C00- + Na + H20. Para calcular el pH, es necesario calcular las cantidades de ácido y base conjugada en la solución tampón después de la reacción.
Calcule los moles iniciales de base y ácido en la solución tampón. Por ejemplo, moles de NaOH = 25.0 ml x 0.1 moles / litro x 1 litro / 1000 ml = 0.0025 moles; moles de CH3COOH = 75.0 ml x 0.10 moles / litro x 1 litro / 1000 ml = 0.0075 moles.
Tenga en cuenta que, al mezclar las soluciones, el CH3COOH consume los iones OH- (hidroxilo) asociados con el NaOH, de modo que lo que queda es 0.0050 moles de CH3COOH (ácido), 0.0025 moles de CH3COO- (base) y 0 moles de OH- .
Sustituya el pKa del ácido (4,74 por ácido acético) y las concentraciones de ácido y base en la ecuación de Henderson-Hasselbalch para calcular el pH de la solución tampón. Por ejemplo, pH = 4.74 + log (0.0025 / 0.005) = 4.74 + log 0.5 = 4.44.