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Equilibrio ácido-base y titulación

Mezcla varios ácidos, bases y sales —fuertes o débiles, monopróticos o polipróticos— con su molaridad y volumen, y obtén el pH, el pOH y la concentración y fracción de cada especie en el equilibrio. Elige cuál se añade desde la bureta y verás la curva de titulación con los puntos de equivalencia. Se resuelve el balance de carga exacto, sin aproximaciones.

Qué puedes hacer

Fuentes

Masas atómicas, energías de ionización, puntos de fusión y nombres de Wikidata, datos de dominio público (CC0 1.0), revisados uno a uno por Simuveliq. Las masas atómicas son las estándar de IUPAC.

Guía: cómo se calcula el pH

El pH mide la acidez de una disolución acuosa: pH = −log[H3O+]. Calcularlo es fácil con ácidos y bases fuertes, pero con ácidos débiles, tampones, sales o mezclas hay que tener en cuenta los equilibrios. Esta guía repasa las ideas clave, resuelve los casos típicos y explica cómo los resuelve la calculadora sin aproximaciones.

Ideas básicas

Ejemplos resueltos

Para el ácido acético se usa pKa = 4.756 (Ka = 1.75 × 10⁻⁵), el valor que trae la herramienta.

1. Ácido fuerte. HCl 0.010 M: [H3O+] = 0.010 M y pH = 2.00.

2. Ácido débil. Ácido acético 0.10 M. Con la aproximación habitual, x = [H+] ≈ √(Ka·C) = √(1.75 × 10⁻⁶) ≈ 1.32 × 10⁻³ M, así que pH ≈ 2.88. La aproximación vale porque x es solo el 1.3 % de C. El cálculo exacto da pH = 2.881.

3. Tampón. Se mezclan 50 mL de ácido acético 0.10 M con 25 mL de NaOH 0.10 M. La base neutraliza la mitad del ácido, así que quedan cantidades iguales de ácido y de acetato. Por la ecuación de Henderson–Hasselbalch,

pH = pKa + log([A−]/[HA]) = 4.756 + log 1 = 4.76

4. Sal de ácido débil. Acetato de sodio 0.050 M: Kb = Kw/Ka ≈ 5.7 × 10⁻¹⁰; [OH−] ≈ √(5.7 × 10⁻¹⁰ · 0.050) ≈ 5.3 × 10⁻⁶ M; pOH ≈ 5.27 y pH ≈ 8.73. La disolución de una sal puede ser básica aunque no contenga ninguna base «fuerte».

5. Una trampa clásica. HCl 1.0 × 10⁻⁸ M no tiene pH 8: un ácido no puede volver básica el agua. Aquí los H+ del agua importan más que los del ácido, y el cálculo exacto da pH ≈ 6.98.

La calculadora da estos mismos valores.

Cómo calcula la herramienta: el balance de carga exacto

En lugar de elegir una fórmula aproximada para cada caso, la herramienta plantea el balance de carga (la suma de cargas positivas es igual a la de negativas) junto con los balances de masa de cada sistema ácido–base. Las fracciones α de cada especie dependen solo del pH, así que queda una ecuación con una sola incógnita, que se resuelve por bisección. Así sirve igual para ácidos polipróticos, mezclas de varios ácidos y bases, tampones o sales, y en el ejemplo 5 da el resultado correcto sin trucos. Supone disolución ideal (sin coeficientes de actividad), 25 °C y volúmenes aditivos.

Cómo usar la calculadora

  1. Agrega ácidos, bases y sales con su concentración y volumen. Elige cada sustancia de la lista, que trae su pKa con su fuente, o «Personalizado» para escribir las constantes de tu ejercicio (varios pKa separados por «;» para polipróticos).
  2. En una sal, indica cuántos H ácidos le quedan (Na2CO3: 0; NaHCO3: 1).
  3. Lee el pH, el pOH, las concentraciones y fracciones de cada especie, la fuerza iónica y la curva de titulación; con «Titular esta disolución →» la llevas al simulador de titulación.

Errores frecuentes

Para profundizar

D. C. Harris, Análisis químico cuantitativo (Reverté); R. Chang y K. A. Goldsby, Química (McGraw-Hill). Simuveliq no está afiliado a estos autores ni editoriales.

Más herramientas

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