¿Cuál es el pH resultante de la solución si se mezclan volúmenes iguales de dos soluciones con pH = 6 y pH = 8? (Resolver usando el método de Normalidad y Volumen)

Esta pregunta no debe responderse sin detalles, por ejemplo, si se agrega un volumen igual de solución de pH 6 sin tampón a un tampón de pH 8 concentrado, solo habrá una ligera disminución del pH. Para calcular tal problema, se necesitan las concentraciones y los Ka de los componentes de cada solución. No puede promediar los valores de pH que están en una escala logarítmica.
Ahora para resolver su problema utilizando un ácido fuerte y una base fuerte sin sales tamponantes. Los volúmenes iguales de cada uno con las mismas concentraciones en este caso 10 ^ -6 M de H3O + y OH- darán como resultado una solución neutra cuyo pH está determinado por el Ka pertinente en este caso Kw. A primera vista puede parecer que dado que {H3O +] ya es 10 ^ -7, necesitamos agregar un poco menos de ácido, sin embargo, si venimos de la otra dirección, necesitaríamos un poco menos de base. Entonces, la situación correcta es que necesitamos exactamente la misma cantidad de cada uno. El pH está determinado por las constantes de equilibrio apropiadas [en este caso Kw]. Entonces VN = VN funciona bien. Para un ácido fuerte que reacciona con una base fuerte en el punto de equivalencia [independientemente de cómo lleguemos allí] pH = pOH = pKw / 2 = ~ 7.0.

Primero necesita saber qué volumen se mezcla. Siempre puede convertir el pH en concentración de iones H [matemática] ^ + [/ matemática]. Si los conoce, puede encontrar la concentración resultante de iones H [matemáticos] ^ + [/ matemáticos] utilizando la siguiente fórmula:

[matemática] C = (C1V1 + C2V2) ÷ (V1 + V2) [/ matemática]

Ahora ya que los volúmenes son iguales

[matemática] C = V (C1 + C2) / 2V [/ matemática]

[matemáticas] C = (C1 + C2) / 2 [/ matemáticas]

Una vez que sepas la concentración, encuentra el pH.

Editar

El truco aquí es encontrar la concentración de H [matemática] ^ + [/ matemática] en pH 8.

Si hay una solución de pH 8, significa que la solución es alcalina pero expresada en términos ácidos. La auto disociación del agua produce [matemática] 10 ^ -7 [/ matemática] (unidades de concentración) de protones y hay un número igual de iones hidróxidos. Ahora, para que dicho sistema encuentre el número total de protones presentes en la solución de pH 8, los protones generados por la auto disociación del agua también deben considerarse, ya que tienen una concentración significativamente mayor en todos los pH superiores a 7.

Concentración total de protones = [matemática] 10 ^ -7 [/ matemática] (debido a la auto disociación del agua) + [matemática] 10 ^ -8 [/ matemática] (debido a la contribución del pH)

Concentración total de protones para solución de pH 8 = [matemática] 1.1 × 10 ^ -7 [/ matemática]

Ahora use esto como C2 en la ecuación anterior y podrá obtener la respuesta.

Para responder a esta pregunta, uno debería saber cuáles son las dos soluciones, es decir, si son un ácido fuerte diluido y una base fuerte diluida o si son un ácido débil y una base débil. Si es lo último, entonces sería necesario conocer las constantes de disociación de ácido y base Ka y Kb.

Más allá de la cuestión tratada, este problema hidroquímico es demasiado avanzado para ser resuelto por los simples cálculos que se muestran en esta página.

Un documento antiguo de los investigadores del USGS que se muestra a continuación.

(Plummer LN, Parkhurst DL y Kosiur DR, MIX2: un programa informático para modelar la reacción química en aguas naturales, USGS Water Resources Division, 1975, 61-75)

ha demostrado, hace 43 años, que el pH de la mezcla estará en algún lugar entre los dos valores de pH de los polos de agua involucrados, pero el cambio no es lineal.

Recientemente (hace 7 años), Chianese investiga a los trabajadores que se muestran a continuación

(QIAN HUI *, SONG XIULING, ZHANG XUEDI, YANG CHAO y LI PEIYUE Cálculo de valores de pH para aguas mixtas. E-Journal of Chemistry. 2011, 8 (2), 657-664)

han confirmado este hecho y apoyaron sus cálculos de optimización mediante puntos de datos experimentales.

Tenemos 3 casos
A- El pH de la mezcla ascenderá rápidamente (se mueve rápidamente lejos de los polos de agua ligeramente alcalinos, es decir, tiende rápidamente hacia el polo de agua más alcalino) cuando los dos polos de agua tienen un estrecho intervalo de pH en el lado alcalino.
B- El pH de la mezcla tenderá constantemente a seguir un patrón de aumento segmoide (cambio cuasi lineal) cuando las dos capas de agua tienen una gran brecha de pH.
C- El pH de la mezcla descenderá rápidamente (tiende lejos del polo de agua ligeramente alcalino, es decir, se mueve rápidamente hacia el polo de agua ácido cuando los dos estratos de agua tienen un pH estrecho

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La solución sería neutral; pH 7.