ESTÁNDAR
Entorno físico:
- Explico condiciones de cambio y conservación en diversos sistemas teniendo en cuenta transferencia y transporte de energía y su interacción con la materia.
Ciencia, tecnología y sociedad:
- Identifico aplicaciones de algunos conocimientos sobre la herencia y la reproducción al mejoramiento de la calidad de vida de las poblaciones.
- Identifico aplicaciones comerciales e industriales del transporte de energía y de las interacciones de la materia.
COMPONENTE
- Entorno físico
- Ciencia, tecnología y sociedad
INDICADOR DE DESEMPEÑO
De Conocimiento:
- Comparo los modelos que sustentan la definición ácido-base y su impacto en el medio ambiente.
De Desempeño:
- Identifico productos que pueden tener diferentes niveles de pH, establezco relaciones cuantitativas entre sus componentes y explico algunos de sus usos en actividades cotidianas.
METODOLOGÍA/ SECUENCIA DIDÁCTICA
- Unidad didáctica:
- Organización de la materia: La tabla periódica (historia, estructura general de la tabla periódica moderna, clasificación de los elementos, grupos, períodos); Propiedades ácido-base: Teorías (Arrhenius, Brönsted – Lowry y Lewis); Colorimetría; Escala de pH - pOH.
- Propósito
- Comprender en qué consiste el pH y la escala de pH.
- Desarrollo cognitivo instruccional
El pH y la escala de pH
El pH es una medida de la acidez o basicidad de una solución. El pH es la concentración de iones hidrógeno [H+] presentes en determinada sustancia. La sigla significa "potencial de hidrógeno". Este término fue acuñado por el químico danés Sørensen, quien lo definió como el logaritmo negativo de base 10 de la actividad de los iones hidrógeno.
Desde entonces, el término "pH" se ha utilizado universalmente por lo práctico que resulta para evitar el manejo de cifras largas y complejas. En disoluciones diluidas, en lugar de utilizar la actividad del ion hidrógeno, se le puede aproximar empleando la concentración molar del ion hidrógeno.
Por ejemplo, una concentración de [H+] = 1 × 10–7 M (es decir, 0,0000001 M) es simplemente un pH de 7 ya que:
pH = –log [10–7] = 7
El pH típicamente va de 0 a 14 en disolución acuosa, siendo ácidas las disoluciones con pH menores a 7 (el valor del exponente de la concentración es mayor, porque hay más protones en la disolución), y básicas las que tienen pH mayores a 7. El pH = 7 indica la neutralidad de la disolución (donde el disolvente es agua).
Se considera que p es un operador logarítmico sobre la concentración de una solución: p = –log[...], también se define el pOH, que mide la concentración de iones OH−.
El pOH
El pOH se define como el logaritmo negativo de la actividad de los iones de hidróxido. Esto es la concentración de iones hidroxilo [OH-]:
pOH = − log 10 [OH−]
pH y pOH
Podemos relacionar directamente los valores del pH y del pOH mediante una ecuación así:
pH + pOH = 14
Donde el pH neutro corresponde con la mitad, pH= 7. Por encima de este valor es básico y por debajo es ácido.
- Desarrollo metodológico
Para continuar la comprensión del concepto, observa el vídeo accediendo al siguiente enlace:
Actividad:
Una nueva empresa en Chocó.
Tatiana es una estudiante de agronomía en una universidad del Chocó, quien decidió generar una empresa de diferentes productos derivados del lulo. Leyendo acerca de esta fruta encontró que el Chocó es una de las zonas con mayor rendimiento por hectárea del país, pero lamentablemente es uno de los territorios con menor producción. Ella decidió fomentar esta agroindustria en su región.
Tatiana tiene una solución inicial de HNO3 0,5 M. Para calcular el pH de esta solución ella debe aplicar la siguiente ecuación.
pH = -log [H+]
Para determinar el pH se debe calcular el logaritmo negativo (–log) de la concentración de hidrogeniones [H+]. Lo que Tatiana debe hacer ahora es reemplazar en la ecuación:
pH =-log [0,5]
pH= 0.3
Tatiana quiere expandir la agroindustria del lulo por muchos lugares del Chocó. Encuentra varias fincas donde puede realizar estos cultivos. Sin embargo, estos suelos son muy ácidos y por lo tanto debe preparar aguas de riego que les permita mejorar las condiciones. Tatiana decide usar la escala de pOH. Esta escala se utiliza para expresar el nivel de basicidad (alcalinidad) de una sustancia. Entonces si Tatiana sabe que el pH adecuado para cultivar lulo es 5,2, ¿cuál es el pOH?
Tatiana debe aplicar una fórmula muy sencilla.
pH + pOH = 14
Como Tatiana sabe el pH simplemente debe ubicar el valor en la ecuación.
5,2 + pOH = 14
Si Tatiana despeja pOH entonces la ecuación sería así
pOH = 14 – 5,2
pOH = 8,8
Por lo tanto, Tatiana debe preparar una solución con un pOH de 8,8.
Resuelve:
- Tatiana requiere de una solución con un pH de 5,2. De las siguientes concentraciones de HNO3 ¿cuál solución debería seleccionar Tatiana? Realice los cálculos de pH e indíquele a Tatiana mediante una breve conclusión sus resultados. Recuerde que puede usar la calculadora.
- 0,0063 M
- 0,00063 M
- 0,000063 M
- 0,0000063 M
- Tatiana debe preparar una solución de un pOH igual a 8,8. De las siguientes concentraciones de hidróxido de potasio (KOH) ¿cuál solución debería seleccionar Tatiana? Realice los cálculos de pOH e indique a Tatiana mediante una breve conclusión sus resultados.
- 0,00000138 M
- 0,000000138 M
- 0,0000000138 M
- 0,00000000138 M
- Calcule el pH de cada una de las siguientes soluciones:
- Ácido clorhídrico, HCl = 0.0045 M.
- Hidróxido de sodio, NaOH = 0.050 M.
- Ácido sulfúrico, H2SO4 = 0.00012 M.
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