La diferencia entre un ácido fuerte y uno débil es que un ácido fuerte se ioniza por completo en solución, mientras que un ácido débil solo lo hace parcialmente. La escala de pH corresponde directamente a la cantidad de hidrógeno ionizado en una solución. Para ácidos débiles, el pH depende de la concentración de la solución. Si conoce el pH y el tipo de ácido, puede derivar la concentración inicial y el porcentaje de ionización. Este tipo de cálculo es fundamental para aprender a trabajar con ácidos y bases.

Calcule la concentración de iones de hidrógeno con la fórmula [H +] = 1 /(10 ^ pH), donde [H +] es la concentración de iones de hidrógeno. Esta fórmula se deriva de la definición de pH: pH = -log [H +]. Por ejemplo, si el pH de una solución de ácido benzoico es 2.51, [H +] = 1 /(10 ^ 2.51) = 3.09 x 10 ^ -3 moles /litro.

Busque la constante de disociación del ácido ( Ka) en una tabla de ácidos débiles (ver Recursos). De la tabla, la constante de disociación para el ácido benzoico es Ka = 6.46 x 10 ^ -5.

Calcule la concentración inicial del ácido. Por definición, la constante de disociación es Ka = [H +] [A -] /[HA], donde [HA] es la concentración inicial, y [A-] es la concentración de los aniones del ácido, que son iones cargados negativamente. En el equilibrio, [HA] disminuirá en una cantidad igual a [H +], y [H +] también será igual a [A-]. Por lo tanto, puede volver a escribir la expresión como Ka = [H +] ² /([HA] - [H +]). Resuelva para [HA] para derivar la fórmula [HA] = [H +] ² /Ka + [H +]. Por ejemplo: [HA] = (3.09 x 10 ^ -3) ² /(6.46 x 10 ^ -5) + (3.09 x 10 ^ -3) = 0.151 moles /litro.

Encuentre el porcentaje de ionización con la fórmula I = 100_ [H +] /[HA]. Por ejemplo, I = 100_ (3.09 x 10 ^ -3) /0.151 = 2.05 por ciento.