Practica cómo calcular el pH de una base fuerte con este problema

En química no suele bastar con saber el pH aproximado de una sustancia. Para calcular de manera exacta el pH de una base fuerte es necesario conocer las fórmulas que se utilizan para ello. Algunas de ellas son: el potencial OH, el potencial de hidrógeno y la fórmula que representa la relación entre ellas.

Qué es una base fuerte

Las bases son sustancias que tienen propiedades alcalinas, es decir, que poseen la capacidad de neutralizar a los ácidos. Se denomina base fuerte a una base que se disocia por completo en el agua. De esta manera, el proceso de ionización se efectúa también por completo y en la solución habrá la misma concentración de cationes que de aniones. Esta reacción química se expresa de la siguiente forma, donde BOH es la base fuerte:

BOH → B⁺ + OH^–

Algunos ejemplos comunes de bases fuertes son:

• Hidróxido de potasio: KOH
• Hidróxido de sodio: NaOH
• Hidróxido de litio: LiOH

Qué es el pH

El pH, también llamado «potencial de hidrógeno», es una escala que se utiliza para medir el grado de alcalinidad o acidez de una solución acuosa. Para ello, se tiene en cuenta la cantidad de iones de hidrógeno que hay en la solución, especialmente, los cationes hidronios que contiene. Esto se calcula con la siguiente fórmula:

pH – log [H3O+]

Las bases presentan una concentración de iones de hidrógeno mayor que 7, por lo tanto son alcalinas y su valor de pH es mayor que 7. En cambio, una solución con un pH de 7 se considera neutra, mientras que una con un valor de pH menor de 7 indica la presencia de un ácido.

Para calcular el pH de una base se usa el potencial OH (pOH), una medida que señala la alcalinidad de una disolución y la concentración de iones de hidroxilo [OH-] que posee dicha disolución. Para este cálculo se utiliza la fórmula:

pOH = – log [OH-]

Asimismo, el pOH está relacionado con el pH por medio de la fórmula:

pH + pOH= 14

Cómo calcular el pH de una base fuerte

Para calcular el pH de una base fuerte debemos utilizar las fórmulas mencionadas. Por ejemplo, si deseamos saber cuál es el pH de 0,5M de hidróxido de sodio (NaOH), es necesario realizar las siguientes operaciones:

• Primer paso: hay que tener en cuenta que el hidróxido de sodio (NaOH) es una base fuerte y, por consiguiente, se disocia totalmente en agua. Esto da como resultado:

NaOH → Na⁺ + OH^–

Por cada mol de NaOH, hay 1 mol de OH^–. Esto significa que la concentración de OH^– será la misma que la concentración de NaOH: [OH^– ] = 0.05 M.

• Segundo paso: como ya conocemos la concentración de OH^–, podemos calcular ahora el valor de pOH:
  • pOH = – log [OH^–]
  • pOH = – log (0.05)
  • pOH = – (- 1.3)
  • pOH = 1.3

• Tercer paso: sabiendo el valor de pOH, y teniendo en cuenta que pH + pOH = 14, podemos calcular el valor del pH de la siguiente manera:
  • pH = 14 – pOH
  • pH = 14 – 1,3
  • pH = 12,7

Así, obtenemos que el pH de una solución de 0,5M hidróxido de sodio es de 12,7.

Ejemplos de bases fuertes

Además de los ejemplos mencionados, existen otras bases fuertes, entre las que se incluyen:

• Hidróxido de bario (BaOH²)
• Hidróxido de cesio (CsOH)
• Hidróxido de calcio (CaOH²)
• Hidróxido de estroncio (SrOH²)
• Hidróxido de rubidio (RbOH)
• Hidróxido de magnesio (MgOH_²)
• Amiduro de sodio (NaNH²)
• Hidruro de sodio (NaH)

Bibliografía

• Sanz Asensio, J. Química: Más de mil Ejercicios Resueltos de Reacciones Químicas y Equilibrios Químicos. (2015). España. Vision.
• Delgado Ortíz, S. E.; Solíz Trinta, L. N. Manual de Química General. (2015). España. CreateSpace.
• Llansana, J. Atlas básico de física y química. (2010). España. Parramón.
• Identificación de bases débiles y bases fuertes. Khan Academy. Disponible en https://es.khanacademy.org/science/chemistry/acids-and-bases-topic/acids-and-bases/e/identifying-weak-bases-and-strong-bases.