UNIVERSIDAD NACIONAL DE LOJA

ÁCIDOS, BASES Y EL pHÁCIDOS, BASES Y EL pH

La acidez de una sustancia es el grado en el que es ácida. El concepto complementario es la basicidad.

La escala más común para cuantificar la acidez o la basicidad es el pH, que sólo es aplicable para disolución acuosa. Sin embargo, fuera de disoluciones acuosas también es posible determinar y cuantificar la acidez de diferentes sustancias.

En 1909, el químico danés Sorensen definió el potencial hidrógeno (pH) como el logarítmo negativo de la concentración molar (más exactamente de la actividad molar) de los iones hidrógeno. Esto es: pH = - log [H +]

Desde entonces, el término pH ha sido universalmente utilizado por la facilidad de su uso, evitando así el manejo de cifras largas y complejas. Por ejemplo, una concentración de [H+] = 1x10-8 M (0.00000001) es simplemente un pH de 8 ya que : pH= - log[10-8] = 8

La escala pH está dividida en 14 unidades, del 0 (la acidez máxima) a 14 ( nivel básico máximo). El número 7 representa el nivel medio de la escala, y corresponde al punto neutro. Los valores menores que 7 indican que la muestra es ácida. Los valores mayores que 7 indican que la muestra es básica.

El símbolo pH es utilizado mundialmente para hacer referencia a la fórmula del potencial de hidrógeno (H)

Así, las diferentes sustancias con las que podemos entrar en contacto poseen un nivel de pH diferenciado que los caracteriza y que los hace especialmente útiles o beneficiosos para determinados casos.

La escala del pH es sumamente importante para conocer las características de diferentes elementos y ambientes ya que se considera que en espacios sumamente alcalinos o sumamente ácidos no es posible la existencia de vida por la altísima o bajísima presencia de hidrógeno.

ALCALINIDAD EN AGUAALCALINIDAD EN AGUA

La alcalinidad es una propiedad que tienen las aguas para amortiguar los cambios bruscos de pH, por efecto de ácidos que se pongan en su contacto.

La alcalinidad se produce como resultado de la disolución del CO2 en las aguas. También es producida por la disolución de sales de carbonato CO3-2 y HCO3-.

ALCALINIDAD EN AGUAALCALINIDAD EN AGUA

La alcalinidad es una propiedad que tienen las aguas para amortiguar los cambios bruscos de pH, por efecto de ácidos que se pongan en su contacto.

La alcalinidad se produce como resultado de la disolución del CO2 en las aguas. También es producida por la disolución de sales de carbonato CO3-2 y HCO3-.

RANGOALCALINIDAD(mg/L CaCO3)

BAJA < 75

MEDIA 75 - 150

ALTA > 150

• La alcalinidad significa la capacidad acidoneutralizante ( tapón ) de una sustancia química en solución acuosa ; la capacidad del agua de neutralizar. Evitar que los niveles de pH del agua lleguen a ser demasiado básico o ácido.

CaracterísticasCaracterísticas La alcalinidad indica la cantidad de cambio que ocurrirá en el La alcalinidad indica la cantidad de cambio que ocurrirá en el

pH con la adición de cantidades moderadas de ácido pH con la adición de cantidades moderadas de ácido Propiedad impartida por carbonatos, bicarbonatos, hidróxidos Propiedad impartida por carbonatos, bicarbonatos, hidróxidos

Nitratos, Sulfatos, Cloruros y, ocasionalmente, boratos, silicatos Nitratos, Sulfatos, Cloruros y, ocasionalmente, boratos, silicatos y fosfatos. Se expresa en miligramos de carbonato cálcico y fosfatos. Se expresa en miligramos de carbonato cálcico equivalente por litro (mg CaCO3/l).equivalente por litro (mg CaCO3/l).

La alcalinidad da una guía para escoger el tratamiento La alcalinidad da una guía para escoger el tratamiento adecuado para un agua cruda o un efluente. adecuado para un agua cruda o un efluente.

Cada compuesto produce su alcalinidad específica, pero para Cada compuesto produce su alcalinidad específica, pero para los fines de calidad y/o tratamiento del agua se considera la los fines de calidad y/o tratamiento del agua se considera la suma de todas ellas (Alcalinidad Total)suma de todas ellas (Alcalinidad Total)

Los carbonatos que están presentes naturalmente en el agua Los carbonatos que están presentes naturalmente en el agua son la mayor causa de la alcalinidad. La alcalinidad protege el son la mayor causa de la alcalinidad. La alcalinidad protege el agua de cambios rápidos en el pH.agua de cambios rápidos en el pH.

Si todas las sustancias básicas que Si todas las sustancias básicas que constituyen la alcalinidad son sales constituyen la alcalinidad son sales de calcio y Magnesio, entonces la de calcio y Magnesio, entonces la alcalinidad será igual a la dureza del alcalinidad será igual a la dureza del agua. Una alcalinidad inferior a 10 agua. Una alcalinidad inferior a 10 mg/L no es deseable porque mg/L no es deseable porque convierte el agua en muy corrosiva.convierte el agua en muy corrosiva.

Según su función o usoSegún su función o uso En aguas superficiales en las que abundan las algas y donde se puede En aguas superficiales en las que abundan las algas y donde se puede

alcanzar un pH entre 9 y 10.alcanzar un pH entre 9 y 10.

El agua del mar tiene menos de 1 ppmEl agua del mar tiene menos de 1 ppm

Para uso industrial, ya que La mayoría de las Industrias y muchos Para uso industrial, ya que La mayoría de las Industrias y muchos establecimientos comerciales necesitan Vapor. El Vapor es empleado en establecimientos comerciales necesitan Vapor. El Vapor es empleado en las fabricas textiles para producir , formar y teñir los productos . Los las fabricas textiles para producir , formar y teñir los productos . Los niveles de alcalinidad cuando se tienen calderas de baja presión , no niveles de alcalinidad cuando se tienen calderas de baja presión , no deben de exceder las 700 ppm .deben de exceder las 700 ppm .

Para uso de piscinas (para bañistas); la alcalinidad no debe ser muy Para uso de piscinas (para bañistas); la alcalinidad no debe ser muy baja pues resulta difícil la regulación del ph, ya que el agua está sujeta a baja pues resulta difícil la regulación del ph, ya que el agua está sujeta a ligeras variaciones. Además puede favorecer la corrosión y la aparición ligeras variaciones. Además puede favorecer la corrosión y la aparición de manchas en las paredes, en cambio una alcalinidad excesivamente de manchas en las paredes, en cambio una alcalinidad excesivamente alta produce una agua turbia, ph elevado e irritación de la mucosa de los alta produce una agua turbia, ph elevado e irritación de la mucosa de los bañistas. Los valores aconsejable para las piscinas debe ser entre 125 -bañistas. Los valores aconsejable para las piscinas debe ser entre 125 -150 mg/L150 mg/L

TÉCNICA DE DETERMINACIÓNTÉCNICA DE DETERMINACIÓN

Se toma un volumen adecuado de muestra de agua (50, 100, 200 ml.) y se agrega el indicador requerido para determinación de alcalinidad (alcalinidad a la fenolftaleina, y alcalinidad con indicador mixto).

Para determinar alcalinidad se emplea una solución estándar de ácido sulfúrico, valorada de manera que se tiene la siguiente relación:

Donde: A=ml. de Alícuota de muestra R=Alcalinidad en mg/l de CaCO3 V=Volumen de Solución estándar consumidos

Para esto se agregan a la muestra unas cuantas gotas de fenolftaleina y si hay alcalinidad P la muestra adquiere un color rosa. Se agrega la solución de titulación hasta desaparición total del color rosa y la solución queda incolora, lo cual indica el término de la titulación a la fenolftaleina:

Para determinar la alcalinidad M, a la muestra anterior se le agregan unas gotas de indicador mixto verde de bromocresol/rojo de metilo, con lo cual la solución adquiere un leve color verde.

Se agrega la solución de titulación, hasta que el c

olor cambia de verde a un ligero color rosa y en este momento termina la titulación.

FORMAS DE REPORTAR LA ALCALINIDAD

ALCALINIDAD P Y M: La alcalinidad se puede reportar en una forma simple como alcalinidad P (a la fenolftaleina) y alcalinidad M (alcalinidad al verde de bromocresol/rojo de metilo.

ALCALINIDAD EN SUS DIFERENTES FORMAS: De una manera más elaborada se reporta la alcalinidad en cada una de sus diferentes formas. La cuantificación de la alcalinidad comprende los iones que causan esta y que son: hidróxidos OH-, carbonatos CO3-2 y bicarbonatos HCO3-.

Para cuantificar cada una de las diferentes formas de la alcalinidad se titula la muestra con el ácido estándar hasta el cambio con la fenolftaleina. Después se titula con el mismo ácido estándar hasta el cambio con el indicador mixto verde de bromocresol/rojo de metilo. La alcalinidad se clasifica así de la siguiente manera.

ALCALINIDAD EN SUELO

Los suelos alcalinos suelos arcillosos • pH elevado (>9)

• estructura pobre y densa

• baja capacidad de infiltración

• lenta permeabilidad.

• Poseen a menudo una capa calcárea compacta a una profundidad de 0.5 - 1 m. Son difíciles de cultivar para la agricultura.

Las propiedades físicas desfavorables de estos suelos se deben mayormente a la presencia de carbonato de sodio, que causa la expansión de la arcilla cuando están húmedos.

CAUSAS

La alcalinidad concurre con la presencia de carbonato de sodio (Na2CO3) en el suelo sea como consecuencia de la descomposición natural de los minerales del suelo, o sea como resultado de la introducción por riegos o inundaciones.

Los suelos alcalinos pueden nacer naturalmente o por intervención humana.

1.El origen natural se debe a la presencia de minerales que bajo condiciones climáticas se descomponen liberando el carbonato de sodio.

2.La intervención humana consiste en la aplicación de agua de riego con contenido relativamente alto de bicarbonato de sodio, de forma que el carbonato se disuelve.

El carbonato de sodio, cuando se disuelve en agua, se disocia en 2Na+ (dos cationes de sodio, siendo iones con carga eléctrica positiva) y CO32- (un anión, con doble carga eléctrica negativa).

La soda puede reaccionar con agua (H2O) produciéndose dióxido de carbono, que se escapa como gas carbónico a la atmósfera, e hidróxido de sodio (Na+OH–), que es alcalino y rinde un valor alto del pH (> 9).

PROBLEMAS AGRÍCOLAS

Los suelos alcalinos no se dejan usar fácilmente en la agricultura. A causa de la baja capacidad de infiltración el agua de lluvia se estanca en la superficie y en épocas secas el riego apenas es aplicable. Por esto, la agricultura se restringe a arrozales o al cultivo de gramíneas resistentes a excesos de agua.

 

ConclusiónConclusión

La alcalinidad de los cuerpos de agua es muy importante La alcalinidad de los cuerpos de agua es muy importante y no depende de un solo parámetro, como ya se ha visto y no depende de un solo parámetro, como ya se ha visto está en función del ph, dureza, sales disueltas en el agua, está en función del ph, dureza, sales disueltas en el agua, actividad metabólica e incluso del lugar donde está actividad metabólica e incluso del lugar donde está situado el cuerpo de agua; sin nombrar las descargas de situado el cuerpo de agua; sin nombrar las descargas de aguas residuales. aguas residuales.

La alcalinidad es también un indicador de cómo está el La alcalinidad es también un indicador de cómo está el agua y que problemas presenta y regulador del ph, agua y que problemas presenta y regulador del ph, puesto que es un ácido-neutralizador. Existen muchos puesto que es un ácido-neutralizador. Existen muchos métodos para determinar la alcalinidad pero se necesitan métodos para determinar la alcalinidad pero se necesitan varios instrumentos para calcularlo, puesto no existe uno varios instrumentos para calcularlo, puesto no existe uno solo que haga todo el trabajo.solo que haga todo el trabajo.

En fin, este parámetro es tan importante como el resto En fin, este parámetro es tan importante como el resto que nos permite calcular el índice de calidad de agua, que nos permite calcular el índice de calidad de agua, incluso hasta para el uso industrial donde si este incluso hasta para el uso industrial donde si este desciende o aumenta se presentaría un problema con la desciende o aumenta se presentaría un problema con la producción de vapor en las máquinas.producción de vapor en las máquinas.

GASESGASESEstado de agregación de la materia en Estado de agregación de la materia en el que las sustancias no tienen forma ni el que las sustancias no tienen forma ni volumen propio, adoptando el de los volumen propio, adoptando el de los recipientes que las contienen. recipientes que las contienen.

Características de los Características de los gasesgases

Fuerzas de cohesión casi nulas.Fuerzas de cohesión casi nulas.

No poseen forma y volumen definidos.No poseen forma y volumen definidos. Se comprimen fácilmente modificando su densidad.Se comprimen fácilmente modificando su densidad. Sus moléculas se mueven individualmente.Sus moléculas se mueven individualmente. Los choques son instantáneos.Los choques son instantáneos. Los choques entre las moléculas son completamente elásticos.Los choques entre las moléculas son completamente elásticos. Ejerce presión sobre las paredes del recipiente que los Ejerce presión sobre las paredes del recipiente que los

contiene.contiene. Se difunden, debido a fuerzas de expansión, pudiendo Se difunden, debido a fuerzas de expansión, pudiendo

mezclarse los gases entre sí.mezclarse los gases entre sí. Se dilatan, cuando aumenta la temperatura aumenta la Se dilatan, cuando aumenta la temperatura aumenta la

velocidad de las moléculas, entonces el gas aumenta de velocidad de las moléculas, entonces el gas aumenta de volumen.volumen.

Propiedades de los gasesPropiedades de los gases(1)(1) Fáciles de comprimir,Fáciles de comprimir,(2)(2) se expanden hasta llenar el contenedorse expanden hasta llenar el contenedor(3)(3) ocupan más espacio que los sólidos o líquidos que los ocupan más espacio que los sólidos o líquidos que los

conforman. conforman.

En cuanto a las propiedades químicas, conducen a la existencia de los En cuanto a las propiedades químicas, conducen a la existencia de los siguientes tipos de gases:siguientes tipos de gases:

   Gases inertes:Gases inertes: argón, nitrógeno, etc. argón, nitrógeno, etc.  (1)(1) Gases comburentes:Gases comburentes: oxígeno, protóxido de nitrógeno, etc. oxígeno, protóxido de nitrógeno, etc.

(1)(1) Gases combustibles:Gases combustibles: hidrógeno, acetileno. hidrógeno, acetileno.

(1)(1) Gases corrosivos:Gases corrosivos: cloro. cloro.  (1)(1) Gases tóxicos:Gases tóxicos: monóxido de carbono.  monóxido de carbono. 

GAS: Real e idealGAS: Real e ideal

Un Un gas ideal gas ideal es aquel que cumple las es aquel que cumple las condiciones especificadas para el estado condiciones especificadas para el estado gaseoso; en tanto que los gaseoso; en tanto que los gases realesgases reales son son los que en condiciones ordinarias de los que en condiciones ordinarias de temperatura y presión, cumplen muy temperatura y presión, cumplen muy aproximadamente las reglas establecidas para aproximadamente las reglas establecidas para los gases ideales.los gases ideales.

Leyes del gas idealLeyes del gas ideal Ley de Boyle y Mariotte Ley de Boyle y Mariotte

““La presión de una cantidad fija de gas varía La presión de una cantidad fija de gas varía inversamente con el volumen cuando se mantiene a inversamente con el volumen cuando se mantiene a una temperatura constante”. una temperatura constante”.

P1V1 = P2V2

2. Ley de Gay-Lussac2. Ley de Gay-Lussac

““A presión constante, el volumen de un A presión constante, el volumen de un gas varía directamente proporcional a su gas varía directamente proporcional a su temperatura absoluta”. temperatura absoluta”.

V1T2 = V2T1

3. Ley de Charles3. Ley de Charles

““A volumen constante, las presiones soportadas por una A volumen constante, las presiones soportadas por una misma masa gaseosa son directamente proporcionales misma masa gaseosa son directamente proporcionales a las temperaturas absolutas”. Matemáticamente:a las temperaturas absolutas”. Matemáticamente:  

P1T2 = P2T1

La ecuación de estado para La ecuación de estado para un gas idealun gas ideal

Clasificación de los gasesClasificación de los gases

Gas comprimido: Gas comprimido: menor o igual a - 10º C.menor o igual a - 10º C.

   Gas licuado: Gas licuado: mayor o igual a - 10º C.mayor o igual a - 10º C.

Gas inflamable: Gas inflamable: campo de inflamabilidad mayor de 12%.campo de inflamabilidad mayor de 12%.

Gas tóxico:Gas tóxico: inferior a 50 ppm. inferior a 50 ppm.

   Gas corrosivo:Gas corrosivo: corrosión de más de 6 mm/año, en un acero, a 55ºC. corrosión de más de 6 mm/año, en un acero, a 55ºC.

   Gas oxidante: Gas oxidante: oxipotencial superior al del aire.oxipotencial superior al del aire.

   Gas criogénico: Gas criogénico: inferior a 40ºC.inferior a 40ºC.

Gas industrialGas industrial Mezclas de gases industrialesMezclas de gases industriales Mezclas de calibración: analizadores.Mezclas de calibración: analizadores.