¿Cómo calcular la concentración H3O+ en una solución con pH=6,99?

Question

¿Cuál es la forma correcta de calcular la concentración $\ce{H3O+}$ en una solución con $\ce{pH}=6.99$ ?

Intento 1.

pH<7, por lo que sólo hay $\ce{H3O+}$ partículas en la solución. $[\ce{H3O+}] = 10^{-\ce{pH}} = 10^{-6.99} = 1.02 \cdot 10^{-7}$

Intento 2.

Tenemos $[\ce{H3O+}] = 10^{-\ce{pH}} = 10^{-6.99} = 1.02 \cdot 10^{-7}$ y $[\ce{OH-}] = 10^{-\ce{pOH}} = 10^{-7.01} = 9.77 \cdot 10^{-8}$ .

Debido a $\ce{H3O+ + OH- -> 2 H2O}$ nos quedamos con $[\ce{H3O+}] = 1.02 \cdot 10^{-7}- 9.77 \cdot 10^{-8} = 4.6 \cdot 10^{-9}$

Cuando el pH es inferior a 6 o superior a 8, no se nota la diferencia, pero aquí es logarítmicamente muy grande. Así que me pregunto cuál es la forma correcta?

Answer 1

Si se toma una muestra de agua pura, habrá pocos iones de hidróxido e hidronio. Por supuesto, pueden combinarse para formar agua y sí se combinan, pero habrá pocas moléculas de agua que se rompan/combinen para formar los iones de nuevo. Por lo tanto, existe una equilibrio dinámico entre la concentración de iones y las moléculas de agua.

$\textrm{pH}$ por definición es el logaritmo negativo de la concentración de iones de hidronio.

$$\textrm{pH} = -\log [\ce{H^+}] = -\log [\ce{H3O^+}]$$

Se puede obtener la concentración de H + iones sustituyendo el valor del pH en la siguiente fórmula,

$$[\ce{H3O^+}] = 10^{\mathrm{-pH}}.$$

Tu intento 2 es defectuoso porque tu suposición de que todos los iones se combinan para formar moléculas de agua es incorrecta. Habrá siempre ser algunas concentraciones de los iones y no es necesario que todos ellos se combinen para producir moléculas de agua. Tu intento 1 es correcto.

Parece que no estás al tanto del concepto de equilibrio y auto-ionización del agua, he escogido algunos buenos materiales que tal vez quieras consultar,

Equilibrio químico

Ionización propia del agua

El concepto de equilibrio químico es muy importante y lo encontrarás con frecuencia en química, por lo que debes aprenderlo. Además, la autoionización del agua junto con el equilibrio químico son conceptos centrales para aprender los ácidos y las bases.

Answer 2

Creo que estás confundiendo dos conceptos diferentes. Si quiere saber cuánto ácido que hay que añadir para llegar a un pH de 6,99, es importante tener en cuenta que el agua está ligeramente disociada. Pero esa no era la pregunta. La pregunta era simplemente

cuál es la concentración de H ₃ O +

Y eso se deduce directamente de la definición de p en pH :

$$\rm{pH = -\log_{10}([H_3O^+])}$$

Un simple reordenamiento matemático da como resultado

$$\rm{[H_3O^+] = 10^{-6.99}}$$

No te confundas con trozos de ciencia al azar que no pertenecen a la respuesta... sólo lo hace más difícil de lo necesario.

Answer 3

Por favor, descarte la respuesta anterior ya que hubo un pequeño malentendido.

Aquí también se producirá la auto-ionización del agua, lo que aumentará el H + y reducirá la concentración de OH - concentración. También [H + ] del agua no será igual al 10 -7 debido al efecto de los iones comunes. Neto [H+]=10 -pH

También [H + ] = [H ₃ O + ] porque un solo H + se combina con una sola molécula de agua para dar H3O+ sin que intervenga el OH - como lo hizo en el intento 2.

Answer 4

El pH es cercano a 7. Así que la concentración de iones de hidronio del agua no se puede despreciar. [H3O+del agua + H3O+ del ácido][OH-]=10^-14

Observe que el H2O se disocia parcialmente para formar H3O+ y OH- y que este proceso alcanza el equilibrio con el producto iónico finalmente: [H+][OH-]=10^-14

Si se añade un ácido al agua El H+ aumenta y por lo tanto por la Ley de Acción de Masas el equilibrio es empujado hacia la izquierda y la concentración de OH- disminuye. Así es como la concentración de H+ se hace mayor que la de OH-.

Así que de hecho puedes tomar la concentración de H+ como 10^(-ph) que da la concentración total de H+ debida tanto al ácido como al agua. Tu intento 2 es conceptualmente erróneo ya que has tomado la diferencia de H+ y OH- y no has encontrado el PH en sí. Creo que el punto que has olvidado es que tanto el H+ (más bien H3O+) como el OH- existen juntos en la solución aunque uno pueda estar en exceso del otro. Así que tu primera aproximación es más adecuada. El pH es por definición el negativo del logaritmo común de la concentración total de H+ en la solución.

Answer 5

PH = - log 10 [H3O+] [H3O+] = -antilog 10 (PH) [H3O+] = - 10^6.99 Porque antilog b (x) = b^x Por lo tanto, [H3O+] = 9772372.21