Aplicaciones de los equilibrios ácido-base

​​Aplicaciones de los equilibrios ácido-base

Los equilibrios ácido-base tienen multitud de funciones en el campo de la ciencia.

Efecto del ion común

Es el desplazamiento de un equilibrio iónico tras cambiar la concentración de uno de los iones. El pH en este tipo de disoluciones puede aproximarse mediante la fórmula:

​$$pH\approx pK_a+\log{\cfrac{[A^-]_0}{[HA]_0}}=pK_a+\log{\cfrac{n_0(\text{base conjugada})}{n_0(\text{ácido})}}$$​​

Ejemplo

Calcula el pH de una disolución que contiene $$CH_3COOH\ 0,25\ mol/L$$ y $$NaCH_3COO\ 40\ mol/L$$.

La sal se disocia completamente en la disolución:

​$$NaCH_3COO(aq)\xrightarrow{H_20}CH_3COO^-+Na^+(aq)$$​​

Solución:

​$$\underline{\text{El pH aproximado de esa disolución es de 4,94.}}$$​​

Disoluciones amortiguadoras

Mantienen un pH constante aunque se le añadan cantidades pequeñas de un ácido o una base. Están formadas por un ácido débil $$\text{HA}$$​ y su base conjugada $$\text A^-$$​ o una base débil $$\text B$$​ y su conjugado $$\text{BH}^+$$​.

• El pH de una disolución reguladora: $$pH\approx pK_a+\log{\cfrac{[A^-]_0}{[HA]_0}}$$
  
• Los sistemas de regulación funcionan mejor si: $$pH=pK_a\pm1$$​​

Sistemas biológicos de regulación

Sistema carbonato

Permite mantener el pH de la sangre en el intervalo de $$7,35$$​-$$7,45$$​.

​$$\text{CO}_2+\text{H}_2\text{O}\longleftrightarrow\text{H}_2\text{CO}_3 \longleftrightarrow \text{HCO}_3^-$$​​

El sistema neutraliza la acidez formando dióxido de carbono que se elimina a través de los pulmones y neutraliza la basicidad formando ion hidrogenocarbonato que se elimina en los riñones.

Sistema de la hemoglobina

Además de transportar el oxígeno contribuye al pH de los fluidos corporales. La hemoglobina y la oxihemoglobina son ácidos débiles.

​$$\text{HHb}+\text{H}_2\text{O}\longleftrightarrow\text{Hb}^-+\text{H}_3\text O^+$$​​

​$$\text{HHbO}_2+\text{H}_2\text{O}\longleftrightarrow\text{HbO}_2^-+\text{H}_3\text O^+$$​​

​

Sistema fosfato

Se encarga de mantener el pH en el interior de las células. Está mejor adaptado a neutralizar la acidez.

​$$\text H_2\text{CO}_3\longleftrightarrow\text{HPO}^{2-}_4$$​​

Indicadores ácido-base

Son sustancias que cambian de color en función de su pH, generalmente cuando $$\text{pH}=pK_{In}$$​. Algunos de los indicadores más empleados son:

Ejemplo

Estás trabajando en la reacción de un ácido y quieres averiguar en qué momento alcanza un pH de $$5$$. Puedes introducir un papel de tornasol y cuando empiece a cambiar de color sabes que la reacción ha alcanzado el pH que necesitas.

Ácidos y bases relevantes

Algunos ácidos y bases son muy empleados en la industria química y en la vida doméstica: