Comparar pH y modelos ácido-base

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1. Ver la ilustración

   Un papel indicador da el mismo color para las muestras A y B; ese color representa el intervalo de pH 3 a 5. Las muestras son acuosas diluidas a 25 °C; usa el modelo de concentración y puedes calcular potencias de diez. Un pH-metro calibrado registra A = 3,2 y B = 4,8 con precisión suficiente para distinguirlas. Decide qué comparación permite cada instrumento. Con el pH-metro, estima cuántas veces mayor es [H₃O⁺] en una muestra que en la otra, redondeando al entero más cercano.

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   • Reconocer que el color común solo sitúa ambas muestras en el intervalo 3–5 y no garantiza igualdad ni orden.
   • Usar pH-metro para situar A más ácida y calcular [H₃O⁺]A/[H₃O⁺]B = 10^1,6 ≈ 40, sin unidad en el cociente.

   Respuesta: Se aceptan paráfrasis, notaciones equivalentes y otro orden de razonamiento que cumplan todos los criterios. Fracciones, porcentajes y decimales equivalentes son válidos; conserva unidades y sentido cuando proceda. Un ejemplo de respuesta no es una cadena obligatoria. La revisión es semántica por autoevaluación o docente, no por igualdad literal. Criterios: Reconocer que el color común solo sitúa ambas muestras en el intervalo 3–5 y no garantiza igualdad ni orden. Usar pH-metro para situar A más ácida y calcular [H₃O⁺]A/[H₃O⁺]B = 10^1,6 ≈ 40, sin unidad en el cociente. Modelo orientativo: El papel no permite ordenar A y B con certeza dentro de 3–5. El pH-metro sitúa A más ácida; [H₃O⁺]A/[H₃O⁺]B=10^(4,8−3,2)=39,81≈40.

   Intervalo del papel y dos mediciones precisas impiden igualar por color y permiten un cociente logarítmico.

2. Ver la ilustración

   Una solución de HA monoprótico contiene inicialmente 0,100 mol/L de ácido y registra pH 3. En este modelo diluido a 25 °C, la única fuente relevante de H₃O⁺ es la ionización del ácido; ambos registros llegan al equilibrio. Una solución de HB monoprótico contiene inicialmente 0,001 mol/L de ácido y también registra pH 3. Evalúa la afirmación «los dos ácidos tienen la misma fuerza». Estima la fracción ionizada de cada uno y explica el papel de la concentración inicial.

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   • Obtener [H₃O⁺] = 0,001 mol/L en ambas dentro del modelo declarado.
   • Obtener fracciones ionizadas HA = 0,01 (1 %) y HB = 1 (100 %); concluir ionización parcial frente a prácticamente completa.
   • Rechazar misma fuerza por mismo pH: las concentraciones iniciales son diferentes. No introducir constantes de equilibrio necesarias para resolver.

   Respuesta: Se aceptan paráfrasis, notaciones equivalentes y otro orden de razonamiento que cumplan todos los criterios. Fracciones, porcentajes y decimales equivalentes son válidos; conserva unidades y sentido cuando proceda. Un ejemplo de respuesta no es una cadena obligatoria. La revisión es semántica por autoevaluación o docente, no por igualdad literal. Criterios: Obtener [H₃O⁺] = 0,001 mol/L en ambas dentro del modelo declarado. Obtener fracciones ionizadas HA = 0,01 (1 %) y HB = 1 (100 %); concluir ionización parcial frente a prácticamente completa. Rechazar misma fuerza por mismo pH: las concentraciones iniciales son diferentes. No introducir constantes de equilibrio necesarias para resolver. Modelo orientativo: Ambas dan 0,001 mol/L de H₃O⁺. HA ioniza 0,001/0,100=0,01=1 %; HB 0,001/0,001=1=100 %. No tienen igual fuerza según el modelo; HB es prácticamente completo y HA parcial.

   Mismo H₃O⁺ dividido por concentraciones iniciales distintas separa fuerza y concentración.

3. Ver la ilustración

   Se comparan tres registros: HCl + H₂O → H₃O⁺ + Cl⁻; CH₃NH₂ + H₂O ⇌ CH₃NH₃⁺ + OH⁻; y, en un medio no acuoso, AlCl₃ + CH₃NH₂ → Cl₃Al←NH₂CH₃. En el tercer registro no cambian los átomos de hidrógeno de cada especie. La flecha del enlace coordinado señala hacia el átomo que recibe el par electrónico. Un informe afirma: «El agua cumple el mismo papel ácido–base en los dos primeros registros y la metilamina deja de ser base cuando no hay agua». Corrige las dos afirmaciones usando los cambios entre reactivos y productos. Determina quién transfiere el protón en cada registro acuoso y qué modelo permite describir el tercer registro. Explica por qué un mismo reactivo puede tener papeles distintos según la reacción.

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   • Inferir que H₂O recibe un protón de HCl en el primer registro y dona uno a CH₃NH₂ en el segundo: el agua actúa como base y como ácido de Brønsted–Lowry, respectivamente.
   • Inferir del enlace coordinado que CH₃NH₂ dona el par al aluminio y conserva su papel de base de Lewis fuera del agua; AlCl₃ es el aceptor y ácido de Lewis.
   • Distinguir las transferencias de protón de la formación del aducto sin transferencia de hidrógeno y acotar el modelo aplicable a cada intercambio.

   Respuesta: Se aceptan paráfrasis, notaciones equivalentes y otro orden de razonamiento que cumplan todos los criterios. Fracciones, porcentajes y decimales equivalentes son válidos; conserva unidades y sentido cuando proceda. Un ejemplo de respuesta no es una cadena obligatoria. La revisión es semántica por autoevaluación o docente, no por igualdad literal. Criterios: Inferir que H₂O recibe un protón de HCl en el primer registro y dona uno a CH₃NH₂ en el segundo: el agua actúa como base y como ácido de Brønsted–Lowry, respectivamente. Inferir del enlace coordinado que CH₃NH₂ dona el par al aluminio y conserva su papel de base de Lewis fuera del agua; AlCl₃ es el aceptor y ácido de Lewis. Distinguir las transferencias de protón de la formación del aducto sin transferencia de hidrógeno y acotar el modelo aplicable a cada intercambio. Modelo orientativo: En HCl + H₂O, el agua gana H⁺ y es base de Brønsted–Lowry; en la reacción con metilamina lo pierde y es ácido. En el aducto, la flecha apunta al Al que recibe el par: metilamina es base de Lewis y AlCl₃ ácido de Lewis. Sin transferencia de H, ese tercer intercambio no es una reacción Brønsted–Lowry. Los papeles dependen del intercambio, no de la presencia de agua como condición universal.

   Comparar las ecuaciones obliga a reconstruir dos papeles opuestos del agua y a distinguir transferencia de protón de donación del par.

4. Ver la ilustración

   Dos muestras simuladas A y B tienen el mismo volumen final y pH 6 a 25 °C. Un ensayo comparativo añade porciones idénticas de la misma base, con el mismo protocolo, hasta alcanzar pH 7; no se deduce una composición concreta. A necesita 2 porciones y B necesita 8. Un informe recomienda tratarlas como si requirieran igual cantidad de base porque tienen el mismo pH. Revisa la recomendación usando los dos registros. Explica qué sí y qué no informa el pH inicial y qué conclusión permite el ensayo.

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   • Distinguir pH igual de demanda igual de base; concluir que B requiere cuatro veces las porciones en el protocolo dado.
   • Relacionar volumen y porciones idénticos con una comparación válida hasta el mismo pH final.
   • No deducir identidad química, seguridad o una dosis real del registro.

   Respuesta: Se aceptan paráfrasis, notaciones equivalentes y otro orden de razonamiento que cumplan todos los criterios. Fracciones, porcentajes y decimales equivalentes son válidos; conserva unidades y sentido cuando proceda. Un ejemplo de respuesta no es una cadena obligatoria. La revisión es semántica por autoevaluación o docente, no por igualdad literal. Criterios: Distinguir pH igual de demanda igual de base; concluir que B requiere cuatro veces las porciones en el protocolo dado. Relacionar volumen y porciones idénticos con una comparación válida hasta el mismo pH final. No deducir identidad química, seguridad o una dosis real del registro. Modelo orientativo: El mismo pH no significa misma demanda de neutralización. Con igual volumen y protocolo B requiere cuatro veces las porciones de A para llegar a 7. El pH informa acidez en ese estado, no capacidad total ni identidad del compuesto. No es recomendación real.

   Igual pH y demanda distinta de base separan acidez instantánea y capacidad de neutralización en el protocolo.