El pH de una solución refleja su concentración de iones de hidrógeno (H⁺). En términos cotidianos, una solución con un ácido fuerte (uno que fácilmente dona protones) tiene un pH más bajo y se considera más ácida que una solución que contiene una concentración comparable de un ácido débil.
Por ejemplo, el ácido clorhídrico (HCl) se disocia completamente en agua, dando un pH más bajo que el de una concentración similar de ácido acético (vinagre). Químicamente, un ácido no disociado se escribe HA y en solución existe como H⁺ y A⁻ (la base conjugada). Los ácidos débiles como el ácido fórmico (HCOOH) se disocian parcialmente, por lo que las tres especies coexisten en proporciones variables.
El grado de disociación o ionización depende de la constante de disociación del ácido (Ka). A continuación describimos cómo determinar el porcentaje de ionización utilizando el pH de la solución.
El pH se define como -log₁₀[H⁺], donde [H⁺] es la molaridad de los iones de hidrógeno en la solución.
Ejemplo:para una solución de ácido fórmico 0,10 M con pH=2,5, resuelva 2,5=-\log₁₀[H⁺].
Cálculo:[H⁺]=10^(–2,5)=3,16×10⁻³M (o 3,16 mmolL⁻¹).
Para ácidos fuertes, usaría la expresión Ka completa:Ka=([H⁺][A⁻]) / ([HA] – [H⁺]). Sin embargo, para ácidos débiles se cumple la suposición [H⁺]≈[A⁻], y la diferencia entre [HA] y [H⁺] es insignificante.
Por lo tanto, puede utilizar la concentración de ácido inicial como [HA]. En el ejemplo, [HA]=0,10M.
El porcentaje de ionización se calcula como ([H⁺] / [HA] ) × 100.
Para nuestra solución de ácido fórmico:(3,16×10⁻³ M / 0,10 M) × 100 = 3,16 %.
Así, el 3,16% de las moléculas de ácido fórmico están ionizadas a pH 2,5.
