Resolver balances de neutralización y distinguir punto de equivalencia, punto final y comportamiento de ácidos débiles.
Míralo en un dibujo
Curva esquemática de valoración de ácido fuerte con base fuerte a 25 °C. Cerca de equivalencia el pH cambia rápidamente; en este caso idealizado el pH de equivalencia es aproximadamente 7.
Antes de seguir: ¿Será 7 el pH de equivalencia en toda valoración?
Comprueba tu razonamiento
No. Depende de la naturaleza de los reactivos y de la hidrólisis de las especies resultantes, entre otros factores.
Antes de empezar
Necesitas manejar: Moles y concentración; Equilibrio químico; Logaritmos decimales.
Escribe en papel tu respuesta a esta pregunta antes de desplegarla.
¿Equivalencia?
Proporción estequiométrica entre reactivos.
En un minuto
- Proporción estequiométrica entre reactivos.
- Señal experimental elegida para detectar el final.
- Moles, reacción y especie que queda.
- No; depende del sistema y de la temperatura.
Entiende la idea
El concepto
Una valoración relaciona la cantidad de una especie desconocida con la de un reactivo de concentración conocida. En los problemas teóricos se empieza por la reacción ajustada: la relación entre moles no siempre es 1:1. El volumen de equivalencia se obtiene mediante estequiometría, no suponiendo que en todas las valoraciones el pH vale siete.
Antes de equivalencia se analiza qué reactivo queda; en equivalencia se identifica la especie resultante; después, el exceso del reactivo añadido puede dominar el pH. En una valoración de ácido fuerte con base fuerte, bajo condiciones diluidas a 25 °C, la equivalencia suele corresponder a pH próximo a siete. Para ácido débil y base fuerte, la base conjugada puede hidrolizarse y producir pH mayor que siete.
Cómo utilizarlo sin errores
A media equivalencia de un ácido débil monoprótico, quedan cantidades iguales de ácido y base conjugada, y pH≈pKa bajo las hipótesis del tampón. Esta igualdad no se extrapola a cualquier instante ni a todos los ácidos polipróticos. En el punto de equivalencia ya no hay cantidades iniciales apreciables de ambas especies para aplicar sin más Henderson.
El punto de equivalencia es estequiométrico. El punto final es el cambio observado con un indicador u otro método de detección. Se procura que coincidan suficientemente, eligiendo un indicador cuyo intervalo de viraje esté en la zona apropiada de la curva. En los cálculos se declara si se consideran volúmenes aditivos. Los ejercicios son balances escritos y no instrucciones para experimentar fuera de un laboratorio supervisado.
Fórmulas y condiciones de uso
Lee las condiciones junto con cada expresión. Una fórmula sin sus hipótesis puede dar un resultado incorrecto.
Consultar la notación textual original
n=C·V, con V en L. Para HA+OH⁻→A⁻+H₂O: equivalencia n(OH⁻)=n(HA). A media equivalencia débil/fuerte: pH≈pKa.
Ejemplos resueltos
Ejemplo 1 · 25,0 mL de HCl 0,100 M se valoran teóricamente con NaOH 0,100 M. Calcula equivalencia y pH tras 20,0 mL, suponiendo volúmenes aditivos a 25 °C.
- Moles iniciales de H⁺: 0,0250·0,100=0,00250 mol. La equivalencia requiere 0,0250 L=25,0 mL de base.
- Tras 20,0 mL se aportan 0,00200 mol de OH⁻; sobran 0,00050 mol de H⁺.
- Volumen total=0,0450 L; [H₃O⁺]≈0,01111 M y pH≈1,9542. No se divide entre el volumen inicial solamente.
Ejemplo 2 · Ácido HA monoprótico: 20,0 mL a 0,100 M, pKa=4,76. Base fuerte 0,100 M. Obtén pH aproximado a media equivalencia.
- Hay 0,00200 mol iniciales y se requieren 20,0 mL de base en equivalencia.
- A media equivalencia se han añadido 10,0 mL: queda 0,00100 mol de HA y se forma 0,00100 mol de A⁻.
- pH≈pKa+log(1)=4,76. En equivalencia este cálculo no serviría igual: habría que considerar la hidrólisis de A⁻.
Practica antes de mirar la solución
Práctica 1 · En el primer ejemplo, calcula pH tras 30,0 mL de base.
Primera ayuda
Ahora sobra OH⁻.
Ver solución razonada
OH⁻ sobrante=0,00300−0,00250=0,00050 mol en 0,0550 L. [OH⁻]≈0,0090909 M; pOH≈2,0414 y pH≈11,9586 a 25 °C.
Práctica 2 · Un ácido diprótico reacciona cuantitativamente con 2 OH⁻ por molécula. ¿Cuántos moles de OH⁻ equivalen a 0,003 mol de ácido para neutralización total?
Primera ayuda
Usa el coeficiente dos.
Ver solución razonada
Se requieren 0,006 mol de OH⁻ para la neutralización total descrita. No se concluye sin más la forma de toda la curva de pH.
Práctica 3 · ¿El cambio de color del indicador define exactamente la equivalencia química?
Primera ayuda
Distingue definición y señal experimental.
Ver solución razonada
Define el punto final observado. Se selecciona el indicador para que ese punto se aproxime adecuadamente al de equivalencia; puede existir error de valoración.
El error que debes evitar
No igualar siempre moles de ácido y base si los coeficientes difieren. No olvidar el volumen final. No usar pH=pKa en equivalencia completa. No confundir indicador y definición estequiométrica.
Comprueba lo aprendido
Autoevaluación formativa: no es una nota oficial ni un examen vigilado.
En una valoración ácido débil/base fuerte, el pH de equivalencia…
Solución y explicación
Respuesta: Puede ser mayor que 7 por hidrólisis. La base conjugada producida puede generar OH⁻.
Con volúmenes aditivos, una concentración final se calcula usando…
Solución y explicación
Respuesta: El volumen total. Los moles restantes están en toda la disolución final.
En media equivalencia de HA débil monoprótico, pH≈…
Solución y explicación
Respuesta: pKa. La relación de base conjugada y ácido es aproximadamente uno.
Recupera las ideas de memoria
Antes de revelar cada respuesta, di la tuya en voz alta o escríbela. Marca si la recordabas para programar el siguiente repaso.
¿Equivalencia?
Ya lo he intentado: revelar respuesta
Proporción estequiométrica entre reactivos.
Intenta responder antes de mirar.
¿Punto final?
Ya lo he intentado: revelar respuesta
Señal experimental elegida para detectar el final.
Intenta responder antes de mirar.
¿Qué se calcula antes del pH?
Ya lo he intentado: revelar respuesta
Moles, reacción y especie que queda.
Intenta responder antes de mirar.
¿Siempre pH 7 en equivalencia?
Ya lo he intentado: revelar respuesta
No; depende del sistema y de la temperatura.
Intenta responder antes de mirar.
Explícalo y llévalo a otro problema
Esboza verbalmente cómo cambia la especie dominante antes, durante y después de equivalencia en una valoración de ácido fuerte y en otra de ácido débil.
Cierre en papel: explica el procedimiento, anota una condición de validez y vuelve a resolver un ejercicio que te haya costado sin consultar sus pasos.
Consolida el tema completo
Abrir resumen, esquema y refuerzo de Equilibrios ácido-base
Fuentes y revisión editorial
Material de elaboración propia con asistencia de IA. Revisión docente final pendiente. La comprobación técnica no certifica la adaptación a una convocatoria concreta de PAU.