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Solubilidad y medición de pH Ampuño Cedeño Carolina Gonzales Pilay Paulina Lucas Cedeño María José Saltos Pérez Nahomi Santana Alcívar Clarissa Vélez Marín Jeniffer Universidad Laica Eloy Alfaro de Manabí Facultad de Ingeniería Industrial Dr. Santos Álava Alcibíades 3ero “A” Tabla de contenido Tabla de contenido ...................................................................................................................... 2 Introducción ................................................................................................................................. 3 Solubilidad ................................................................................................................................... 4 Factores internos que influyen en la solubilidad .................................................................. 8 Ejemplos de solubilidad ........................................................................................................ 11 SOLUBILIDAD ......................................................................................................................... 12 EQUILIBRIO DE SOLUBILIDAD ..................................................................................... 14 PRODUCTO DE LA SOLUBILIDAD ................................................................................ 16 Medición de PH ......................................................................................................................... 17 ¿Qué es el pH? ....................................................................................................................... 17 Medición de pH, un indicador clave para la industria .......................................................... 22 INTERACCIÓN DEL PH .................................................................................................... 22 MEDICIÓN RESPECTIVA DEL PH ................................................................................. 23 Ventajas de medir el pH en procesos industriales: ............................................................ 24 Ejemplos de medición de PH en procesos industriales ...................................................... 24 Cálculo de PH………………………………………………………………………………. 28 POH…………………………………………………………………………………………. 30 Ejemplos……………………………………………………………………………………. .31 Conclusión .................................................................................................................................. 32 Bibliografía ................................................................................................................................ 33 Introducción La solubilidad de un compuesto se conoce como la capacidad de una sustancia llamada soluto, ya sea líquida o sólida, de disolverse en una determinada sustancia llamada disolvente. La solubilidad de un sólido en un disolvente está relacionada con la estructura química de ambas, y por lo tanto con sus polaridades. En general, podemos decir que lo semejante disuelve a lo semejante. Las unidades para la solubilidad son g/L o mg/mL El cálculo del pH de una solución que contiene ácidos y / o bases es un ejemplo de un cálculo de concentración de especies químicas en solución, es decir, es un procedimiento matemático para el cálculo de las concentraciones de todas las especies químicas que están presentes en la solución. La complejidad del procedimiento depende de la naturaleza de la solución. Para los ácidos y bases fuertes (que se disocian totalmente en solución), los cálculos solo son necesarios en situaciones particulares. Por otro lado, el cálculo del pH de una solución que contiene un ácido débil (que se disocia parcialmente en solución), requiere del uso de una ecuación cuadrática. El pH de una solución que contiene una base débil puede requerir la solución de una ecuación cúbica. El caso general requiere la solución de un sistema de ecuaciones simultáneas no lineales. Solubilidad En química, la solubilidad es la capacidad de un cuerpo o de una sustancia determinada (llamada soluto) de disolverse en un medio determinado (llamado solvente); es decir, es la cantidad máxima de un soluto que un solvente puede recibir en determinadas condiciones ambientales. El soluto es la sustancia que se disuelve en un determinado solvente. Puede ser un sólido, un líquido o un gas. Por lo general, el soluto se encuentra en menor cantidad que el solvente en una disolución. El disolvente o solvente es la sustancia en la que se disuelve un determinado soluto. Por lo general, el solvente se encuentra en mayor cantidad que el soluto en una disolución. La solubilidad se puede expresar mediante unidades de concentración, como la molaridad o la molalidad, por ejemplo. La concentración molar (referida a la molaridad) se define como la cantidad de moles de soluto por litro de disolución (o unidad equivalente), y se calcula de la siguiente forma: Donde: M(X). Molaridad de la sustancia X expresada en mol/L. n(X). Cantidad de sustancia de la sustancia X expresada en moles (mol). V(X). Volumen de disolución expresado en litros (L) o unidades equivalentes. La concentración molal (referida a la molalidad) se define como el número de moles de soluto en un kilogramo de disolvente, y se calcula de la siguiente forma: Donde: m(X). Es la molalidad de la sustancia X expresada en mol/(kg de solvente). n(X). Es la cantidad de sustancia de la sustancia X expresada en moles (mol). M (disolvente expresada en kg). Es la masa de disolvente expresada en kg. Sin embargo, la solubilidad no es una característica universal de todas las sustancias. Algunas se disuelven con facilidad, otras más difícilmente y algunas, simplemente no se disuelven. Todo depende también de cuáles sean las sustancias que estemos mezclando. El agua, referida comúnmente como el solvente universal, no puede disolver del todo al aceite, por ejemplo. Pero incluso cuando un solvente logra disolver un soluto, lo hace hasta cierto punto, debido a lo que las disoluciones se pueden clasificar en: ➢ Saturadas. Cuando no se puede disolver más soluto, es decir, cuando la disolución tiene el máximo de soluto que admite el solvente. ➢ Insaturadas. Cuando se puede seguir disolviendo más soluto en la disolución. ➢ Sobresaturadas. Cuando la disolución tiene más soluto del que puede disolver. Una disolución sobresaturada se puede lograr modificando ciertas condiciones, como por ejemplo la temperatura, para lograr que se disuelva más soluto que el máximo que admite la disolución Solubilidad La solubilidad es la capacidad de una sustancia de disolverse en otra llamada disolvente. También hace referencia a la masa de soluto que se puede disolver en determinada masa de disolvente, en ciertas condiciones de temperatura, e incluso presión (en caso de un soluto gaseoso). La solubilidad la podemos encontrar en diferentes mezclas como por ejemplo en el ion común es muy difícil encontrar ya que el ion común es principal en la solubilidad. No todas las sustancias se disuelven en un mismo solvente. Por ejemplo, en el agua, se disuelve el alcohol y la sal, en tanto que el aceite y la gasolina no se disuelven en agua. En la solubilidad, el carácter polar o apolar de la sustancia influye mucho, ya que, debido a este carácter, la sustancia será más o menos soluble; por ejemplo, los compuestos con más de un grupo funcional presentan gran polaridad por lo que no son solubles en éter etílico. Los compuestos poco reactivos, como las parafinas, compuestos aromáticos y los derivados halogenados tienen menor solubilidad. El término solubilidad se utiliza tanto para designar al fenómeno cualitativo del proceso de disolución como para expresar cuantitativamente la concentración de las soluciones. La solubilidad de una sustancia dependede la naturaleza del solvente y del soluto, así como de la temperatura y la presión del sistema. Se dice que un cuerpo es muy soluble, soluble, ligeramente soluble o insoluble, según sea su solubilidad, en un determinado disolvente, muy grande, regular, pequeña o despreciable. Por lo tanto, tenemos: → Muy soluble: su solubilidad es mayor a 0,1M → Soluble: su solubilidad es igual a 0,1M → Poco soluble: su solubilidad se sitúa entre 0,1M y 0,001M → Insoluble: su solubilidad no llega a 0,001M La solubilidad es muy variable de unos cuerpos a otros. Depende de la temperatura, de la presión (en gases) y, sobre todo, de la naturaleza del soluto y del disolvente, como podemos ver algunos ejemplos en la siguiente tabla: Factores internos que influyen en la solubilidad Son varios los factores responsables de la solubilidad de una sustancia en un determinado disolvente. En primer lugar, están las fuerzas atractivas intermoleculares, que es probablemente el factor más importante para explicar la solubilidad. En general, cuando un soluto que designaremos con la letra S, se mezcla con un disolvente D, existen tres tipos de fuerzas atractivas que hay que considerar. Por una parte, están las fuerzas de atracción entre las partículas de soluto entre sí, S-S, o las de disolvente entre sí, D-D, y por otra parte, las fuerzas de atracción entre las partículas de soluto con las de disolvente, S-D. Efecto de la presión y de la temperatura Además de los factores internos, que dependen sólo de la naturaleza del soluto y del disolvente, en la solubilidad influyen también otros factores externos, siendo los dos más importantes la presión y la temperatura. La variación de la presión influye muy poco en la solubilidad de sólidos o de líquidos, pero produce un gran efecto en la solubilidad de gases, que aumenta notablemente al aumentar la presión. Este aumento viene regido por la ley de Henry, llamada así en honor de su descubridor, y que puede enunciarse de la siguiente forma: “a temperatura constante, la solubilidad de un gas en un líquido es directamente proporcional a la presión parcial del gas”. Esta ley no se cumple cuando el gas reacciona químicamente con el disolvente como ocurre, por ejemplo, con el cloruro de hidrógeno o el amoniaco, cuando se disuelven en agua. La formación de espuma que se observa al abrir una botella de champán, gaseosa, cerveza o cualquier otra bebida carbónica, es una consecuencia directa de la ley de Henry. Las bebidas carbónicas están embotelladas a presión mayor que la atmosférica, para aumentar la solubilidad del dióxido de carbono; al abrir la botella, se reduce la presión y dióxido de carbono escapa de la disolución, formando sus burbujas una abundante espuma. FACTORES QUE AFECTAN LA SOLUBILIDAD La solubilidad se define para fases específicas. Por ejemplo, la solubilidad de aragonito y calcita en el agua se espera que difieran, si bien ambos son polimorfos de carbonato de calcio y tienen la misma fórmula molecular. La solubilidad de una sustancia en otra está determinada por el equilibrio de fuerzas intermoleculares entre el solvente y el soluto, y la variación de entropía que acompaña a la solvatación. Factores como la temperatura y la presión influyen en este equilibrio, cambiando así la solubilidad. La solubilidad también depende en gran medida de la presencia de otras sustancias disueltas en el solvente como por ejemplo la existencia de complejos metálicos en los líquidos. La solubilidad dependerá también del exceso o defecto de algún ion común, con el soluto, en la solución; tal fenómeno es conocido como el efecto del ion común. En menor medida, la solubilidad dependerá de la fuerza iónica de las soluciones. Los dos últimos efectos mencionados pueden cuantificarse utilizando la ecuación de equilibrio de solubilidad. Para un sólido que se disuelve en una reacción redox, la solubilidad se espera que dependa de las posibilidades (dentro del alcance de los potenciales en las que el sólido se mantiene la fase termodinámicamente estable). Por ejemplo, la solubilidad del oro en el agua a alta temperatura se observa que es casi de un orden de magnitud más alta cuando el potencial redox se controla mediante un tampón altamente oxidante redox Fe3O4- Fe2O3 que con un tampón moderadamente oxidante Ni-NiO. Temperatura La solubilidad de un soluto en un determinado solvente principalmente depende de la temperatura. Para muchos sólidos disueltos en el agua líquida, la solubilidad aumenta con la temperatura hasta 100 °C,4 aunque existen casos que presentan un comportamiento inverso. En la mayoría de los casos en el agua líquida a altas temperaturas la solubilidad de los solutos iónicos tiende a aumentar debido al cambio de las propiedades y la estructura del agua líquida, que reduce la constante dieléctrica de un disolvente menos polar. Los solutos gaseosos muestran un comportamiento más complejo con la temperatura. Al elevarse la temperatura, los gases generalmente se vuelven menos solubles en agua (el mínimo que está por debajo de 120 °C para la mayoría de gases),5 pero más solubles en solventes orgánicos. La solubilidad de los compuestos orgánicos casi siempre aumenta con la temperatura. La técnica de la recristalización, utilizado para la purificación de sólidos, depende de un soluto de diferentes solubilidades en un solvente caliente y fría. Existen algunas excepciones, tales como determinadas ciclodextrinas. Presión La solubilidad de los gases varía no solo con la temperatura sino además con la presión ejercida sobre el mismo. De esta manera, la cantidad de un soluto gaseoso que puede disolverse en un determinado solvente, aumenta al someterse a una presión parcial mayor (véase Ley de Henry). A nivel industrial, esto se puede observar en el envasado de bebidas gaseosas, por ejemplo, donde se aumenta la solubilidad del dióxido de carbono ejerciendo una presión de alrededor de 4 atm Ejemplos de solubilidad Sal disuelta en agua. La sal común (cloruro de sodio, NaCl) se disuelve fácilmente en agua, conforme a una tasa de 360 gramos por cada litro, siempre y cuando el agua se encuentre a 20 ºC. Si incrementamos la temperatura del solvente, la cantidad de sal que podemos disolver aumentará. Bebidas gaseosas. Las gaseosas enlatadas o embotelladas que consumimos a diario tienen una cantidad de dióxido carbónico (CO2) gaseoso disuelto en su interior, y por eso tienen su característico burbujeo. Para conseguirlo, las industrias sobresaturan la mezcla a condiciones de presión muy alta. Por eso, cuando las destapamos la presión se equilibra y comienza una fuga de gases. Soluciones yodadas. A menudo usamos disoluciones de yodo para curar heridas superficiales, que no pueden fabricarse con agua, pues el yodo no es soluble en ella. Por eso emplean alcohol, cuya tasa de solubilidad mejora y permite producir la mezcla. Café con leche. Para preparar un café con leche, agregamos la leche a la infusión y observamos en su cambio de colores cómo se mezclan. Esto se hace siempre con el café caliente, ya que la tasa de solubilidad de ambas sustancias aumenta con la temperatura. Si esperamos a que las sustancias se enfríen, en cambio, notaremos la formación de nata en la superficie, puesto que la solución se ha saturado más rápidamente. SOLUBILIDAD La solubilidad es una medida de la capacidad de una determinada sustancia para disolverse en otra. Puede expresarse en moles por litro, en gramos por litro, o en porcentaje de soluto; en algunas condiciones se puede sobrepasarla, denominándose a estas soluciones sobresaturadas. El método preferido para hacer que el soluto se disuelva en esta clase de soluciones es calentar la muestra. La sustancia que se disuelve se denomina soluto y la sustancia donde se disuelve el solutose llama disolvente. No todas las sustancias se disuelven en un mismo solvente, por ejemplo, en el agua, se disuelve el alcohol y la sal. El aceite y la gasolina no se disuelven. En la solubilidad, el carácter polar o apolar de la sustancia influye mucho, ya que, debido a estos la sustancia será más o menos soluble; por ejemplo, los compuestos con más de un grupo funcional presentan gran polaridad por lo que no son solubles en éter etílico. Entonces para que sea soluble en éter etílico ha de tener escasa polaridad, es decir no ha de tener más de un grupo polar el compuesto. Los compuestos con menor solubilidad son los que presentan menor reactividad como son: las parafinas, compuestos aromáticos y los derivados halogenados. El término solubilidad se utiliza tanto para designar al fenómeno cualitativo del proceso de disolución como para expresar cuantitativamente la concentración de las soluciones. La solubilidad de una sustancia depende de la naturaleza del disolvente y del soluto, así como de la temperatura y la presión del sistema, es decir, de la tendencia del sistema a alcanzar el valor máximo de entropía. Al proceso de interacción entre las moléculas del disolvente y las partículas del soluto para formar agregados se le llama solvatación y si el solvente es agua, hidratación. (Solubilidad, s.f.) PRECIPITACION: Aparición de una fase solida en el seno de una disolución como consecuencia de una reacción química o en determinadas circunstancias por cambio de disolvente SOLUBILIDAD: Cantidad máxima de soluto que se puede disolver mas cantidad de soluto porque este precipitada DISOLUCION SATURADA: Disolución en la que ya no se puede disolver mas cantidad porque este precipitaría Puede decirse entonces que la solubilidad es la concentración molar de la disolución saturada a una determinada temperatura. Esta solubilidad puede cambiar por distintas circunstancias como la presencia de iones comunes u otros cualquiera (efecto salino) EQUILIBRIO DE SOLUBILIDAD Donde es la constante de un producto de solubilidad. Si se trata de un sistema que no está en equilibrio, hablaremos de producto iónico (concepto análogo al consciente de reacción: Por cada mol de, que se disuelve, se forma uno de y dos . (Molina, 2015) La solubilidad de una solución química puede ser expresada en porcentaje de soluto o en unidades como moles por litro (m/l) o gramas por litro (g/l). Es importante destacar, que no todas las sustancias se disuelven en los mismos disolventes, como, por ejemplo: el agua es solvente de la sal, pero no del aceite. Por otro lado, el carácter polar o apolar de una sustancia es de suma importancia, ya que determina la capacidad de solubilidad de esta. Una sustancia polar se suele disolver en un solvente polar, y una sustancia apolar en un solvente apolar. De esta manera, es fácil comprender porque la gran mayoría de las sustancias inorgánicas, como ácidos o sales, que son polares se disuelven en el agua que es un solvente polar, o por el contrario, sustancias orgánicas apolares se disuelven en solventes orgánicos, por ejemplo: parafina con la gasolina. El carácter polar representa la separación de las cargas eléctricas en la misma molécula y, por su parte, las moléculas apolares se producen por la unión entre átomos que poseen igual electronegatividad. El grado de disolución de un soluto y un solvente depende de varios factores. Los más importantes son: ➢ La naturaleza de las partículas del solvente y el soluto, así como de las interacciones entre ellas. ➢ La temperatura, el aumento de esta se obtiene un mayor movimiento de las moléculas en solución, lo que origina una rápida difusión. ➢ La presión de un soluto gaseoso, la solubilidad de gases es directamente proporcional a la presión. La presencia de otras especies disueltas en el solvente, como, por ejemplo: compuestos metálicos. El coeficiente de solubilidad es la cantidad necesaria de una sustancia para saturar una cantidad de solvente, en determinada temperatura y presión. En este caso, cuando el coeficiente de solubilidad de una sustancia es cero, se está en presencia de una sustancia insoluble de ese solvente, por ejemplo: AgCl, coeficiente de solubilidad en agua es 0,014g/L. PRODUCTO DE LA SOLUBILIDAD El producto de la solubilidad es el producto de las concentraciones molares de iones en una disolución saturada, en la cual cada concentración se eleva a un exponente que coincide con el coeficiente estequiométrico en la ecuación de equilibrio de disolución. Es de destacar, que el coeficiente estequiométrico hace referencia a las cantidades de reactivos y de productos que interviene en la reacción. Es lo que se conoce como los números que aparecen delante de las fórmulas de los reactivos y productos después de igualar la ecuación. Por su parte, la constante del producto de solubilidad de un compuesto representa el valor máximo que puede llegar a tener el producto de las concentraciones de los iones que se encuentran disueltos. (Significado de Solubilidad, 2021) Medición de PH ¿Qué es el pH? El pH es una medida que sirve para establecer el nivel de acidez o alcalinidad de una disolución. La “p” es por “potencial”, por eso el pH se llama: potencial de hidrógeno. Se expresa como el logaritmo negativo de base 10 de la concentración de iones hidrógeno. La siguiente ecuación representa esta definición: Ecuación 1: Ecuaciones para calcular pH y POH. Por otra parte, el pOH es una medida de la concentración de iones hidroxilo en una disolución. Se expresa como el logaritmo negativo de base 10 de la concentración de iones hidroxilo y, a diferencia del pH, se utiliza para medir el nivel de alcalinidad de una disolución. Un dato adicional es que en disolución acuosa a 25 ºC, la suma del pH y el pOH es igual a 14. ¿Qué relación existe entre el nivel de acidez y el pH? Las disoluciones ácidas tienen una alta cantidad de iones hidrógeno. Esto significa que tienen bajos valores de pH (ver ecuación 1) y, por tanto, su nivel de acidez es alto. Así, una disolución será más ácida o menos ácida dependiendo de la cantidad de iones hidrógeno que tenga. Por otra parte, las disoluciones básicas (alcalinas) tienen bajas cantidades de iones hidrógeno. Esto significa que tienen elevados valores de pH (ver ecuación 1) y, por tanto, su nivel de acidez es bajo. La escala de medida del pH La escala de pH se utiliza para medir el grado de acidez de una disolución y, como el pH está relacionado con el pOH (ver ecuación 1), entonces sabiendo el grado de acidez de una disolución, también podemos saber su grado de basicidad. Así, la escala de pH va desde el valor 0 hasta el 14. Por ejemplo, las sustancias con valor de pH=0 son las más ácidas (menos básicas), las que tienen pH=7 son neutras, y las que tienen pH=14, son las menos ácidas (más básicas). Ejemplos de compuestos ácidos, básicos y neutros Ejemplos de compuestos ácidos • Ácidos de baterías. Tienen valores de pH entre 0 y 1. Su nivel de ácido es tan fuerte que es perjudicial para las especies. • Lluvia ácida. Es un fenómeno que se produce por la acumulación de ácidos provenientes de fósiles y combustibles. Estas lluvias pueden tomar valores de pH entre 2 y 5 en la escala de pH. Cuando el pH se acerca a 2 puede producir la muerte de peces, plantas y otras especies. Cuando el pH se acerca a 5 produce menores daños, pero igual afecta la vida acuática y terrestre. • Jugo de limón. Tiene valores de pH entre 2 y 3. • Café. Tiene valor de pH=5, o valores muy cercanos. Ejemplos de compuestos neutros • Sangre • Leche Ejemplos de compuestos básicos • Leche de magnesia. En la tabla de pH se ubica entre los valores 10 y 11. Este producto es de consumo • Lejía o cloro. Tiene valores de pH alrededor de 13. Se usapara la limpieza del hogar, baños, cocina y tiene el poder de decolorar la ropa. https://concepto.de/consumo/ El papel de Tornasol nos permite medir el pH. ¿Cómo se mide el pH? La forma de distinguir entre un compuesto ácido y uno básico es midiendo su valor de pH. En la actualidad existen numerosos métodos para medir el pH de una sustancia. • Usando indicadores ácido-base. Los indicadores son compuestos que cambian de color al cambiar el pH de la disolución en que se encuentren. Por ejemplo, la fenolftaleína es un líquido que toma color rosa si es añadido a una base y se torna incoloro si es añadido a un ácido. Otro ejemplo es el papel tornasol: si se sumerge un fragmento en una disolución ácida se torna rojo-anaranjado, y si se sumerge en una solución básica se oscurece tomando color azul. También existen algunos tipos de papel tornasol con escalas de colores más específicas que indican valores de pH más exactos. • Usando un potenciómetro o pH-metro. Es un equipo electrónico que nos da directamente el valor de pH de una solución. La medición del pH utilizando este equipo es más exacta que usando papel tornasol. Ejemplos de Cálculo del pH: https://concepto.de/color/ ➢ Ejemplo 1: calcular el pH de una disolución 0,5 N de hidróxido de sodio NaOH. o Al ser una base fuerte todo el NaOH se disocia completamente: NaOH → Na+ + OH- 0,5 0,5 0,5 o pOH = -log [OH-] = -log [0,5] = 0,3 o pH= 14 -pOH= 14 - 0,3= 13,4 ➢ Ejemplo 2: calcular el pH de una disolución 0,5 N de amoníaco NH3 con Kb= 1,8 · 10-5. o Al ser una base débil la reacción de disociación en equilibrio es: NH3 + H2O ↔ NH4+ + OH- 0,5-x x x Kb = [NH4+] [OH-] = x2 = 1,8 · 10-5 [NH3] . 0,5 - x . o Suponemos que x es despreciable frente a 0,5, entonces: ▪ x2 / 0,5 = 1,8 · 10-5 ▪ x2 = 3,6 · 10-5 ▪ x = 6 · 10-3 N ▪ [OH-] = x = 3 · 10-3 N o pOH = -log [OH-] = -log [3 · 10-3] = 2,5 o pH= 14 - pOH= 14 - 2,5= 11,5 http://www.quimicas.net/2015/05/ejemplos-de-base-debil.html ➢ Ejemplo 3: calcular el pH de una disolución de ácido nítrico HNO3 3,8·10-4 M. o Al ser un ácido fuerte todo el HNO3 se disocia: HNO3+H2O → H3O+ + NO3- 3,8·10-4 3,8·10-4 3,8·10-4 o [H3O+] = 3,8 · 10-4 M o pH = - log [H3O+] = - log [3,8 · 10-4] = 3,42 Medición de pH, un indicador clave para la industria INTERACCIÓN DEL PH Para empezar, entendamos que, el potencial de Hidrógeno más conocido como pH se define cómo el número de hidrógenos de una solución y es una manera de conocer qué tan ácida o básica (alcalina) es una sustancia o compuesto. Esta medida se calcula en una escala de 0 a 14 y está muy relacionada con los equilibrios y desequilibrios químicos que se dan en sustancias como el agua. Este concepto parece alejado de la vida cotidiana, pero el pH juega un papel fundamental en nuestra vida de forma silenciosa. Por ejemplo, cuando comemos alimentos como las aceitunas, el limón o la carne, estamos consumiendo alimentos ácidos que pueden producir una sensación de agridez y cuando consumimos alimentos como el brócoli, las http://www.quimicas.net/2015/05/ejemplos-de-acido-fuerte.html espinacas o el pepino estos alimentos pueden sentirse amargos al gusto ya que, son alimentos con un pH básico o alcalino. En otras palabras, el pH está presente en lo que comemos, en el aire que respiramos y en el suelo en el que caminamos. Su vital importancia llevó a que esta medida se convirtiera en un indicador clave en procesos industriales, la salud de nuestro cuerpo y otros importantes aspectos. MEDICIÓN RESPECTIVA DEL PH Para medir este parámetro la escala de pH se creó en 1909 gracias al Bioquímico Soren Peder Laurizse quien definió el concepto y delimitó un rango para la medición de pH, parámetro útil y vital en múltiples áreas de nuestra vida. Esta escala se lee de forma inversa, con un rango de 0 a 14 en donde 7 es un valor neutro. El agua por ejemplo tiene un pH de 7- neutro y todo valor inferior a 7 (6, 5,4, etc) se considera ácido, mientras que los valores superiores a 7 (8, 9, etc) se consideran básicos o alcalinos. Los valores de la escala se calculan gracias a este logaritmo: pH= -log [H+] EJEMPLO QUÍMICO Por esta razón, podemos saber que el ácido gástrico de nuestro estómago tiene un pH entre 1,5 a 3,5 mientras que la sangre humana oscila en valores de pH entre 7,35 a 7,45. Así es como, esta medida ha ayudado a entender cómo funciona el equilibrio químico. ¿Por qué es tan importante medir el PH en muchas industrias? Como se puede observar, el pH es un factor que influye de forma directa en la industria, pues gracias a su medición se puede tener mayor control de la efectividad de un proceso, seguridad y otros beneficiosos factores, ayudando en el monitoreo de microorganismos que pueden afectar una materia prima, una sustancia o indicando reacciones químicas inusuales en un proceso en específico. Ciertamente el pH es importante para la calidad y buena fabricación de muchos productos que consumimos. Ventajas de medir el pH en procesos industriales: ✓ Procesos de producción más seguros. ✓ Mayor durabilidad de los productos. ✓ Reducción en tiempo de almacenamiento de productos que tienen vida útil definida. ✓ Mejoras en la calidad de los procesos. ✓ Prevención de posibles daños de maquinarias industriales. Ejemplos de medición de PH en procesos industriales Acuicultura: En la crianza y cultivo de peces el pH juega un valor determinante. Por ejemplo, en la buena salud de los cultivos de trucha, lo ideal en estos casos es un pH de 6.5 a 8.6, pues de no manejar estos rasgos esta especie no puede crecer de forma óptima. Industria láctea: En la producción de quesos se debe velar porque estos no pasen por un pH alcalino o básico, ya que se pueden desarrollar microorganismos en estos alimentos, dañándolos. Así mismo, en esta industria como en otras, el manejo de aguas residuales tiene en cuenta la medición de pH. Industria textil: El pH es de gran importancia, ya que de no tenerse en cuenta en el proceso de fabricación y secado de las telas estas pueden variar su color o se puede afectar su textura. Antes del secado de las telas, varias de estas deben tener un pH entre 5.5 y 6. Acueductos: El valor de pH en el agua potable que consumimos diariamente es vital para que no existan riesgos en la salud de quien consume dicha agua, por eso las plantas de tratamiento de agua necesitan monitorear de forma continua que el agua se encuentre en un pH neutro (7). Medición manual: Indicadores líquidos: Químicos como el Anaranjado de Metilo, la Fenolftaleina, el Amarillo de Metilo y el Rojo de Metilo ayudan a indicar el valor del pH según un color estándar que determina si una sustancia es ácida o básica de forma no específica. Papeles indicadores: Papeles como el Amarillo Brillante, Amarillo Nitrazina, Rojo Congo, Tornasol Azul y el papel con Fenolftaleina, que ayudan hacer mediciones cuantitativas de pH según un color el cual es comparado con una gama de colores más específica. Tiras rígidas indicadoras: son tiras plásticas que contienen celulosa e indican el valor de pH que deseamos calcular también por color, estas no contaminan la sustancia que se medirá. Medición digital: Sensor potenciométrico: Cuenta con una pieza clave denominada electrodo, que es una pieza de vidrio la cual está en contacto con la sustancia a medir. Gracias a un sensor, se envía la información necesaria a un sistema que analiza los datos y calcula el valor de pH exacto. Arroja valores más confiables que los métodos manuales. Existen varios tipos de sensores especiales para diferentes aplicaciones. Controlador: Funcionan por medio de órdenes quese programan desde un panel digital, luego la muestra a examinar pasa por un sensor que mide el pH y otras variables necesarias en un proceso industrial, para luego pasar los datos de nuevo al controlador y que este se conecte con otros dispositivos que ayudan a regular el pH, como son las bombas Cálculo de pH En química, el pH es una escala numérica utilizada para especificar la acidez o alcalinidad de una solución acuosa. Es el logaritmo negativo en base 10 de la actividad del ion Hidrógeno. Las soluciones con un pH menor a 7 son ácidas, por el contrario, las soluciones con un pH mayor a 7 son alcalinas o básicas. El agua pura tiene un pH de 7, lo que se refiere a que es neutral, es decir, ni ácida ni alcalina. Contrariamente a la creencia popular, el valor del pH puede ser menor que 0 o mayor que 14 para los ácidos y las bases muy fuertes. Sin embargo, estos extremos son difíciles de medir con precisión (Lim 2006). Las cuantificaciones del pH son muy importantes en diversas ramas del conocimiento científico como la biología, la medicina, la química, la agricultura, la silvicultura, la ciencia de los alimentos, las ciencias ambientales, la oceanografía, la ingeniería química, la nutrición, el tratamiento y la depuración de aguas entre muchas otras. El pH es la concentración de iones hidrógeno en una solución. Una solución con una alta concentración de iones hidrógeno es ácida. Una solución con pocos iones hidrógeno es básica, también conocida como alcalina.[1] Los iones hidrógeno, también conocidos como iones hidronio, se abrevian como H+ o H3O+. • Infórmate sobre la escala de pH. La escala de pH va del 1 al 14. Mientras más bajo sea el número, más ácida será la solución. Mientras más alto sea el número, más básica será la solución.[2] Por ejemplo, el jugo de naranja tendría un pH de 2 porque es ácido. Por otro lado, la lejía tiene un pH de 12 porque es muy básica.[3] Los números intermedios en la escala a menudo son neutrales, como el agua, que tiene un pH de 7. • Un nivel de pH representa una diferencia de 10x. Por ejemplo, cuando comparas un pH de 7 con uno de 6, el pH de 6 es diez veces más ácido que el de 7. Además, un pH de 6 sería 100 veces más ácido que un pH de Define el pH en una ecuación. La escala de pH se calcula por medio de un logaritmo negativo. Un logaritmo negativo indica simplemente cuántas veces se debe dividir un número.[5] La ecuación del pH se puede escribir de la siguiente manera: pH = -log[H3O+]. https://es.wikihow.com/calcular-el-pH#_note-1 https://es.wikihow.com/calcular-el-pH#_note-2 https://es.wikihow.com/calcular-el-pH#_note-3 https://es.wikihow.com/calcular-el-pH#_note-5 • A veces, la ecuación se escribe así: pH = -log[H+]. Debes saber que, aunque la ecuación lleve un H3O+ o H+, es lo mismo. • No es vital tener un gran entendimiento de lo que es un logaritmo negativo para calcular el pH. La mayoría de las calculadoras que usas en la preparatoria y después del nivel secundario tienen un botón para calcular logaritmos. El concepto de pH se introdujo por primera vez por el químico danés Søren Peter Lauritz Sørensen (1868-1939) en el Laboratorio Carlsberg en 1909 (Sorensen 1909). Sørensen formuló la versión moderna del concepto de pH en 1924 utilizando las definiciones y medidas en términos de celdas electroquímicas. En los primeros trabajos, la notación del término tenía la letra mayúscula "H" como subíndice de la letra minúscula "p", es decir: pH, al contrario de cómo se usa actualmente pH. pH se define como el recíproco del logaritmo decimal (base 10) de la actividad del ion Hidrógeno (αH + ), en una solución (Covington, Bates and Durst 1985): Aunque lo anterior forma parte de la definición formal del pH, en general para la mayoría de los usuarios regulares el pH es una medida de acidez o alcalinidad de una disolución. El pH indica la concentración de iones hidronio [H3O+ ] presente en determinadas disoluciones y se calcula con la siguiente ecuación: Es posible determinar la concentración de iones de Hidrógeno directamente, si el electrodo utilizado para tal fin es calibrado en términos de las concentraciones de iones de Hidrógeno. Una forma de hacer esto, que se ha utilizado ampliamente, es valorar una solución de concentración conocida de un ácido fuerte con una solución de concentración conocida de base fuerte en presencia de una concentración relativamente alta de electrolito. Dado que se conocen las concentraciones del ácido y la base, es fácil calcular la concentración de iones de Hidrógeno de modo que el potencial medido se puede correlacionar con las concentraciones. El electrodo de vidrio (y otros electrodos selectivos de iones) deben ser calibrados. Por ejemplo, si se desea medir el pH de una muestra de agua de mar, el electrodo debe ser calibrado en una solución que se asemeje al agua de mar en su composición química. La diferencia entre p[H] y el pH es bastante pequeña. Se ha afirmado que pH=p[H]+0.04. Es una práctica común utilizar el término "pH" para ambos tipos de medición. POH El término pOH se usa como una medida de la concentración de los iones hidróxido, o basicidad. Los valores pOH se derivan de mediciones del pH. La concentración de iones de hidróxido en el agua está relacionada con la concentración de iones de Hidrógeno de acuerdo a: Relación de pH con el pOH. Amortiguadores de PH Un Buffer, tampón o amortiguador de pH es un sistema químico que afecta la concentración de los iones de hidrógeno (o hidronios) en una solución, en forma tal que cuando son añadidas pequeñas cantidades de ácido o base, el cambio que se produce en el pH no es significativo. Los amortiguadores más sencillos están formados por mezclas binarias: un ácido débil y una sal del mismo ácido con una base fuerte (por ejemplo, ácido acético y acetato sódico) una base débil y la sal de esta base con un ácido fuerte (por ejemplo, amoníaco y cloruro amónico) Ejemplos de Medición de PH Conclusión De este informe podemos concluir que, la solubilidad no es solo diluir una sustancia en otra, ya que consiste esto consiste en un proceso químico-físico que está sometido a diferentes factores que predominan, como es el caso de la presión y la temperatura. La solubilidad es la medida o magnitud que indica la cantidad máxima de soluto que puede disolverse en una cantidad determinada de solvente y a una temperatura determinada. Las unidades de expresión para la solubilidad son variadas, en general se expresa en g/l (gramos/litros) El pH es la medida en la cual se determina el grado de acidez o alcalinidad de una sustancia, y que cuando una sustancia reduce su concentración también lo hará el pH de la sustancia. También que se debe usar diferentes sustancias indicadoras dependiendo de la naturaleza de la sustancia. Bibliografía Molina, L. (2015). Solubilidad. Obtenido de internet: https://riunet.upv.es/handle/10251/52098 Significado de Solubilidad. (16 de 05 de 2021). Obtenido de internet: https://www.significados.com/solubilidad/ Solubilidad. (s.f.). Obtenido de Internet : https://www.quimica.es/enciclopedia/Solubilidad.html colaboradores de Wikipedia. (2020, junio 10). Solubilidad. Wikipedia, la enciclopedia libre. Retrieved June 12, 2022, de https://es.wikipedia.org/wiki/Solubilidad Moreno, C. (2019, marzo 8). Solubilidad y Precipitación. Bioprofe. Retrieved June 12, 2022, de https://bioprofe.com/solubilidad-y-precipitacion/ Ondars, D. (2021, julio). Solubilidad - Concepto, ejemplos y producto de solubilidad. Concepto. Retrieved June 12, 2022, de https://concepto.de/solubilidad/ Eddgar, V. C., & Tania, G. R. (2016). pH teoría y problemas. Quito: google académico. Obtenido de http://www.cua.uam.mx/pdfs/conoce/libroselec/17pHTeoriayproblemas.pdfhttps://riunet.upv.es/handle/10251/52098 https://www.significados.com/solubilidad/ https://www.quimica.es/enciclopedia/Solubilidad.html
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