Cómo calcular el pH tras una neutralización

Mezclar 50 mL de ácido fuerte 0,1 mol/L con 25 mL de base fuerte 0,1 mol/L deja 0,0025 mol de exceso ácido. Con volúmenes aditivos, los 75 mL finales dan concentración de exceso 0,0333333 mol/L y pH aproximado 1,47712 a 25 °C. La práctica permite pasar por la equivalencia y entrar en exceso básico.

1. Define una reacción fuerte 1:1

El ácido aporta un H⁺ por unidad y la base un OH⁻: H₃O⁺ + OH⁻ → 2 H₂O. Ambos se suponen totalmente disociados y sus iones espectadores no reaccionan. Introduce concentraciones analíticas de cada disolución y volúmenes en mL o L. No se aplica directamente a H₂SO₄, Ca(OH)₂, ácidos o bases débiles ni a mezclas de varias sustancias.

2. Calcula moles y exceso

50 mL son 0,050 L: n ácido = 0,1 × 0,050 = 0,005 mol. Los 25 mL de base contienen 0,0025 mol. Se neutralizan 0,0025 mol de cada especie y sobran 0,0025 mol de exceso ácido. El volumen supuesto es 0,075 L y su concentración de exceso 0,0025/0,075 = 0,0333333 mol/L. Incluyendo el agua, pH ≈ 1,47712125.

Compara moles antes de dividir entre el volumen final

Modelo de ácido fuerte monoprotico y base fuerte de un OH⁻, totalmente disociados, con volúmenes aditivos.

Comprueba la idea: ¿La equivalencia exige volúmenes iguales?

Ver la explicación

Exige moles iguales en esta reacción 1:1. Los volúmenes son iguales solo cuando las concentraciones también lo son.

3. Cruza la equivalencia

La práctica fija 50 mL de ácido 0,1 mol/L y base 0,1 mol/L, cuyo volumen recorre 0–100 mL. La equivalencia está en 50 mL de base: moles iguales y pH 7 bajo estos supuestos a 25 °C. Antes sobra ácido y después base. La curva usa pH 0–14 y volumen de base como ejes; su salto cerca de 50 mL es característico de este modelo.

Práctica interactiva

Añade volumen de base y cruza la equivalencia

Ácido fijo: 50 mL a 0,1 mol/L. Base: 0,1 mol/L. Ejes: base 0–100 mL; pH 0–14.

Volumen de base fuerte

25 mL

Restablecer

25 mL de base → exceso ácido 0,0025 mol; pH ≈ 1,47712.

4. Conserva el agua cerca de equivalencia

Sea d la concentración positiva del exceso. La concentración del ion mayoritario es (d + √(d² + 4Kw))/2; la del minoritario, Kw dividido por la anterior. Si sobra ácido, el mayoritario es H₃O⁺; si sobra base, OH⁻. Con exceso cero ambos son 1e-7 mol/L. Esta relación evita tratar una concentración de exceso diminuta como si el agua no aportase iones.

5. Distingue igualdad y redondeo

Los moles se comparan con los decimales escritos antes de redondear. Un exceso pequeño sigue siendo ácido o básico aunque pH se presente como 7. La equivalencia exacta da pH 7 por ser ácido y base fuertes 1:1 en este modelo a 25 °C; no es una regla universal para cualquier neutralización. Volumen cero en una disolución se admite; ambos volúmenes cero se rechazan.

6. Comprueba concentraciones y volumen

Se admiten concentraciones no negativas hasta 1 mol/L tras convertir, y volúmenes no negativos. Un dato de concentración cero representa ausencia de soluto fuerte en ese volumen. Se supone que los volúmenes se suman: no se predice contracción de mezcla. No se calcula calor, actividad ni una receta experimental. Para ácidos o bases débiles utiliza sus herramientas de equilibrio.