Soluciones de Ácidos Débiles

Un ácido débil, como el ácido cianhídrico, es un ácido de Brønsted, ya que dona un protón a la molécula de agua y produce el ion de hidronio. Un ácido débil se disocia parcialmente en agua de acuerdo con su constante de disociación ácida, Ka, que es 4, 9 10⁻¹⁰ para el ácido cianhídrico. Para el ácido cianhídrico, el Ka es igual a la concentración de hidronio multiplicada por la concentración de iones de cianuro dividida por la concentración de ácido cianhídrico.

La constante de disociación ácida, Ka, se puede utilizar para determinar la concentración de iones de hidronio en una solución de ácido débil y, en consecuencia, el pH de la solución. La concentración de iones de hidronio y el pH de una solución 0, 15 molar de ácido cianhídrico se pueden calcular utilizando su expresión de equilibrio y una tabla ICE. Las concentraciones de ácido cianhídrico, hidronio, y cianuro inicialmente y en equilibrio se pueden expresar en una tabla que muestra las Concentraciones Iniciales, de Cambio y Equilibrio de cada una de las moléculas.

Para alcanzar el equilibrio, la concentración inicial de los reactivos disminuye a medida que aumenta la concentración inicial de los productos de acuerdo con sus relaciones molares. Este cambio en la concentración de reactivos y productos se denota con una x. Si se substituyen las concentraciones de equilibrio en la expresión Ka da como resultado x multiplicado por x dividido por 0, 15 menos x.

En muchos ácidos débiles, x, la cantidad de disociación, es probable que sea muy pequeña en comparación con la concentración inicial de 0, 15 molar Se puede suponer que 0, 15 menos x es aproximadamente 0, 15. Cuando se resuelve la ecuación, x es igual a 8, 6 10⁻⁶ molar. La aproximación, 0, 15 menos x igual a 0, 15, es válida sólo si x es menor que el 5 de 0, 15 molar.

Aquí, x es 0, 0057%de 0, 15 molar y, por lo tanto, esta aproximación es válida. Por lo tanto, la concentración de hidronio es de 8, 6 x 10⁻⁶ molar. Para determinar el pH, considere el logaritmo negativo de la concentración de iones de hidronio.

Resolver esto muestra que el pH de la solución de ácido cianhídrico 0, 15 molar es 5, 07. El pH de una solución se puede utilizar para determinar el Ka de un ácido débil. Por ejemplo, el ácido acético cuando se disuelve en agua, se disocia parcialmente en iones de hidronio e iones de acetato.

El Ka del ácido acético se puede expresar como la concentración de iones de hidronio multiplicada por la concentración de iones de acetato dividida por la concentración de ácido acético. Si el pH de una solución de ácido acético 0, 20 molar es 2, 72, se puede calcular su concentración de hidronio, que es 1, 9 x 10⁻³ molar. La tabla ICE se puede construir a partir de las concentraciones iniciales y de equilibrio de los iones de ácido acético, hidronio e iones de acetato.

Utilizando cifras significativas, 0, 20 menos 1, 9 10⁻³ es esencialmente igual a 0, 20. Si se substituyen los valores de equilibrio en la expresión de Ka, Ka es igual a 1, 8 10⁻⁵.