Volver a Guía
Ir al curso
CURSO RELACIONADO
Química 05
2025
IDOYAGA
¿Te está ayudando la guía resuelta?
Sumate a nuestro curso, donde te enseño toda la materia de forma súper simple. 🥰
Ir al curso
QUÍMICA 05 CBC
CÁTEDRA IDOYAGA
3. La autoionización del agua es una reacción endotérmica.
Un estudiante midió el pH del agua recién destilada, sin $\mathrm{CO}_{2}$ y a $50^{\circ} \mathrm{C}$, encontrando el valor 6,6. Sospechoso de que el dispositivo de medición era defectuoso porque esperaba el valor 7,0, consultó a un colega que hizo las siguientes declaraciones:
i. Su valor $(6,6)$ puede ser correcto, ya que 7,0 es el pH del agua pura, pero a $25^{\circ} \mathrm{C}$.
ii. La aplicación del principio de Le Chatelier al equilibrio de ionización del agua justifica que a medida que aumenta la temperatura, la concentración de H+ aumenta.
iii. En agua, el pH es menor cuanto mayor es la concentración de H+.
Indicar cuál/es de las declaraciones del colega son correctas.
Respuesta
Primero, recordemos la reacción de autoionización del agua y la información clave que nos dieron:
Reportar problema
$\mathrm{2H_2O_{(l)} \rightleftharpoons H_3O^+_{(aq)} + OH^-_{(aq)}}$
Nos dicen que esta reacción es endotérmica. Esto significa que necesita absorber calor para ocurrir. Podemos pensar en el calor como un "reactivo" más:
$\mathrm{2H_2O_{(l)} + Calor \rightleftharpoons H_3O^+_{(aq)} + OH^-_{(aq)}}$
Ahora sí ¡vamos a las declaraciones!
i) "Su valor (6,6) puede ser correcto, ya que 7,0 es el pH del agua pura, pero a $\mathrm{25^{\circ}C}$."
Como la reacción de autoionización del agua es endotérmica, si aumentamos la temperatura (en este caso, de $\mathrm{25^{\circ}C}$ a $\mathrm{50^{\circ}C}$), el sistema va a intentar compensar ese "estrés" térmico.
Según el Principio de Le Chatelier, el equilibrio se va a desplazar hacia donde se consume ese calor extra. En una reacción endotérmica, eso significa que el equilibrio se mueve hacia la derecha, hacia los productos.
Si el equilibrio se desplaza hacia la derecha, significa que se forman más iones $\mathrm{H_3O^+}$ (o $\mathrm{H^+}$) y más iones $\mathrm{OH^-}$.
Por lo tanto, a $\mathrm{50^{\circ}C}$, la concentración de $\mathrm{H_3O^+}$ en el agua pura va a ser mayor que a $\mathrm{25^{\circ}C}$.
El pH se calcula con la fórmula: $\mathrm{pH = -log[H_3O^+]}$.
Si la concentración de $\mathrm{H_3O^+}$ aumenta (es decir, el valor de $\mathrm{[H_3O^+]}$ es más grande), el valor de $\mathrm{log[H_3O^+]}$ también va a ser más grande. Pero como tenemos un signo negativo adelante, el $\mathrm{pH}$ resultante será menor. ¡No te olvides que a mayor concentración de iones $\mathrm{H_3O^+}$ el pH es menor! (y eso significa mayor acidez).
A $\mathrm{25^{\circ}C}$, el $\mathrm{[H_3O^+]}$ es $\mathrm{1,0 \cdot 10^{-7} \, M}$, y el $\mathrm{pH}$ es $\mathrm{7,0}$.
A $\mathrm{50^{\circ}C}$, el $\mathrm{[H_3O^+]}$ es mayor que $\mathrm{1,0 \cdot 10^{-7} \, M}$, por lo que el $\mathrm{pH}$ tiene que ser menor que 7,0.
Un $\mathrm{pH}$ de $\mathrm{6,6}$ a $\mathrm{50^{\circ}C}$ es perfectamente consistente con el agua pura a esa temperatura, ya que es menor que $\mathrm{7,0}$.
✅ La declaración i es correcta.
ii) "La aplicación del principio de Le Chatelier al equilibrio de ionización del agua justifica que a medida que aumenta la temperatura, la concentración de H+ aumenta."
Como vimos recién, la reacción de autoionización es endotérmica:
$\mathrm{2H_2O_{(l)} + Calor \rightleftharpoons H_3O^+_{(aq)} + OH^-_{(aq)}}$
Si aumentamos la temperatura, estamos agregando "calor" al sistema.
El Principio de Le Chatelier nos dice que el sistema intentará aliviar ese cambio. Para consumir el calor extra, el equilibrio se va adesplazar hacia la derecha, es decir, hacia la formación de productos.
Los productos de esta reacción son $\mathrm{H_3O^+}$ (que es lo mismo que $\mathrm{H^+}$ en términos de acidez) y $\mathrm{OH^-}$.
Al desplazarse el equilibrio a la derecha, la concentración de ambos iones, $\mathrm{H_3O^+}$ y $\mathrm{OH^-}$, aumenta
✅ La declaración ii es correcta.
iii) Declaración: "En agua, el pH es menor cuanto mayor es la concentración de H+."
El $\mathrm{pH}$ se define como el logaritmo negativo de la concentración de iones hidronio ($\mathrm{H_3O^+}$ o $\mathrm{H^+}$):
$\mathrm{pH = -log[H_3O^+]}$
Debido al signo negativo en la fórmula del $\mathrm{pH}$, hay una relación inversa entre la concentración de $\mathrm{H_3O^+}$ y el valor del $\mathrm{pH}$. Como te dije antes, cuanto mayor sea la concentración de esos iones, va a ser menor el pH.
Si no me crees te doy algunos ejemplos:
Si $\mathrm{[H_3O^+] = 1,0 \cdot 10^{-7} \, M}$, entonces $\mathrm{pH = 7,0}$.
Si $\mathrm{[H_3O^+] = 1,0 \cdot 10^{-6} \, M}$ (¡mayor concentración de $\mathrm{H_3O^+}$!), entonces $\mathrm{pH = 6,0}$ (¡menor valor de $\mathrm{pH}$!).
Si $\mathrm{[H_3O^+] = 1,0 \cdot 10^{-8} \, M}$ (¡menor concentración de $\mathrm{H_3O^+}$!), entonces $\mathrm{pH = 8,0}$ (¡mayor valor de $\mathrm{pH}$!).
✅ La declaración iii) es correcta.
Iniciá sesión o
Registrate para
dejar
tu
comentario.
🤖 ExaBoti
Esta conversación es privada
🤖 ExaBoti (privado)