Definiciones de pH, pKa y pKb

En química existen una serie de escalas para medir la fortaleza ácida o básica de una serie de sustancias. Habitualmente para medir esta fortaleza, la escala más reconocida es la del pH, que mide la acidez o basicidad de una sustancia en una disolución cuando el disolvente empleado es agua. A su vez, los valores de pKa y pKb también ofrecen información sobre las características ácidas o básicas de una disolución. 

Aspectos comunes de las tres escalas 

Si hay algo en común en las escalas de las que hablamos es la presencia de la letra p (minúscula) en todas ellas. Dicha letra se usa para indicar que se usa el logaritmo negativo en base diez del valor, es decir, la p es la abreviatura de «potencial», así por ejemplo: 

• Para pH, será el valor – log [H+]; a su vez, hay que aclarar que [H+] corresponde al valor de la concentración de protones, y por tanto la p” en este caso indica que se está calculando el potencial de hidrógeno. 
• Para pKa, será el valor  – log Ka 
• Para pKb, será el valor  – log Kb 

¿Qué es el pH? 

El pH es una medida de la concentración de protones, que da la referencia de la acidez de una solución química. La escala de pH, cuando se mide en agua, va desde el valoe 0 hasta el 14. Dependiendo del valor, indica si la disolución es básica o ácida.

• pH < 7 disolución ácida 
• pH > 7 disolución básica 
• pH = 7 disolución neutra 

El pH se puede relacionar con otra escala que se representa como pOH; siguiendo la definición de pH explicada anteriormente, decimos que pOH = – log [OH-]; es decir, pOH es la concentración de iones hidróxido que hay en disolución. Se usa habitualmente cuando se están midiendo bases. 

pH y pOH están relacionados, de modo que la suma de estos dos valores siempre es igual a catorce, es decir: 

pH + pOH = 14 

Definición de pKa y pKb

Ka es la constante de disociación de un ácido, y por tanto pKa = – log Ka. Un ácido se disocia siguiendo la siguiente ecuación general: 

HA + H₂O ↔ A^– + H₃O⁺ 

La Ka se puede hallar mediante la ecuación: 

Ka = [H₃O⁺][ A^–]/[ HA] 

pKa = – log Ka 

• Un valor elevado de Ka, indica que estamos ante un ácido fuerte que se disocia completamente en sus iones. Un valor elevado de Ka también indica que la flecha de la reacción está más desplazada hacia la formación de los productos, rompiendo así la condición de equilibrio.  
• Un valor bajo de Ka significa que estamos ante un ácido débil, es decir, un ácido que se disocia en poca cantidad, lo que implica que la reacción se desplaza a favor de los reactivos. Los ácidos más débiles tienen valores de Ka entre 10^-2 a 10^-14. 

pKa proporciona la misma información, pero de manera inversa; es decir, un valor pequeño de Ka implica un valor elevado de pKa, de manera que los valores para ácidos más débiles de pKa van desde 2 hasta 14. 

pKb se puede explicar de la misma manera que pKa, teniendo en cuenta que Kb hace referencia a la constante de disociación de una base, cuya ecuación general sería: 

HB + H₂O ↔ B⁺ +  OH^–

Kb = [OH^–][ B⁺]/[ HB] 

pKb = – log Kb 

Sabiendo el valor de Ka, se puede saber el valor de la constante de disociación de su base conjugada: 

Ka · Kb = Kw 

Ka · Kb = 10^-14 

Y también, a través de la relación: 

pKa + pKb = 14 

Fuentes 

• Helmenstine, A. (2020). pH, pKa, Ka, pKb, and Kb in Chemistry. Retrieved 7 March 2021, from https://sciencenotes.org/ph-pka-ka-pkb-and-kb-in-chemistry/ 
• pH – Concepto, escala de medidas, cómo se mide y ejemplos. (2021). Retrieved 7 March 2021, from https://concepto.de/ph/#:~:text=en%20una%20disoluci%C3%B3n.-,Se%20expresa%20como%20el%20logaritmo%20negativo%20de%20base%2010%20de,pOH%20es%20igual%20a%2014