Objetivos de aprendizaje
- Comprender los conceptos del tema y conectarlos con modelos químicos.
- Usar ecuaciones, constantes y unidades con condiciones de validez.
- Resolver problemas representativos e interpretar resultados.
- Aplicar el contenido a laboratorio, ambiente, materiales o tecnología según corresponda.
Modelos ácido-base
Arrhenius define ácidos y bases por producción de $H_3O^+$ u $OH^-$ en agua. Brønsted-Lowry generaliza: ácido dona protones, base acepta protones. Los pares conjugados difieren en un protón.
pH, Ka y Kb
El pH se define como $$pH=-\log[H_3O^+]$$. Ácidos fuertes se ionizan casi completamente; ácidos débiles establecen equilibrio con constante $K_a$. Bases débiles se describen con $K_b$.
Ácidos y bases débiles
Los equilibrios débiles se resuelven con tablas ICE. El porcentaje de ionización aumenta al diluir y disminuye por ion común. Las aproximaciones deben verificarse comparando $x$ con concentración inicial.
Buffers
Un amortiguador contiene ácido débil/base conjugada o base débil/ácido conjugado. La ecuación de Henderson-Hasselbalch es $$pH=pK_a+\log\frac{[A^-]}{[HA]}$$.
Ejemplo guía
Cómo estudiar este capítulo
Tomá una situación concreta, identificá especies químicas, escribí la relación cuantitativa central, revisá unidades y preguntá qué predice el modelo. En temas de equilibrio, compará estado inicial y final; en temas energéticos, revisá signos; en temas de soluciones, verificá concentración y volumen; en temas de materiales, conectá estructura con propiedad.
Recurso interactivo
Usá el applet asociado para visualizar el fenómeno o comprobar tendencias, y Calculas para revisar operaciones.
Abrir appletAbrir CalculasErrores frecuentes
| Error | Control |
|---|---|
| Aplicar una fórmula sin revisar supuestos. | Identificar si el sistema es ideal, diluido, en equilibrio, estándar o aproximado. |
| Perder unidades o usar volumen en mL cuando la ecuación requiere L. | Escribir unidades en cada paso. |
| Confundir cantidad inicial con cantidad de equilibrio o final. | Separar datos iniciales, cambios y resultados. |
| Interpretar números sin sentido químico. | Comprobar signo, orden de magnitud y coherencia material. |
Autoevaluación y uso docente
- Identificar pares conjugados.
- Calcular pH de ácidos fuertes y débiles.
- Usar $K_a$, $K_b$ y $K_w$.
- Aplicar Henderson-Hasselbalch a buffers.
Para clase
Conviene comenzar con un fenómeno observable, formalizar el modelo, resolver un ejemplo numérico y cerrar con una pregunta conceptual que obligue a justificar la predicción.
Fuentes de referencia
- Química, Raymond Chang y Kenneth A. Goldsby, capítulos sobre soluciones, cinética, equilibrio, ácidos y bases, termodinámica, electroquímica, química nuclear y ambiental.
- Química: La ciencia central, Brown, LeMay, Bursten y colaboradores, capítulos sobre disoluciones, cinética, equilibrio, electroquímica, nuclear y química ambiental.
- Química General, McMurry y Fay, capítulos sobre soluciones, equilibrio, termodinámica, electroquímica y química descriptiva.
- Química 2e, OpenStax, unidades sobre soluciones, cinética, equilibrio, ácidos-base, termodinámica, electroquímica y química nuclear.