Estoy tratando de averiguar si puedo sustituir el catolito de un sistema de electrólisis de agua salada por una solución de lejía en la fabricación de pretzels. Para resolver esto, necesito saber el pH de mi solución de lejía, lo que parece un cálculo bastante complicado. ¿Alguien puede explicar cómo calcular el pH de una solución de lejía al 4%? (ejemplo: 40 g de lejía en 1 litro de agua)
El número exacto dependerá de la composición exacta de la lejía. La lejía generalmente se refiere al hidróxido de sodio (NaOH) o al hidróxido de potasio (KOH). A efectos de los cálculos, supondré que se trata de hidróxido de sodio.
Debido a que las moléculas son cosas realmente pequeñas, los químicos usan unidades más grandes para contarlas, a saber, el mol. Un mol de un compuesto contiene 6,022 x 10 23 moléculas del mismo. Es como una docena de huevos significa 12, excepto que en lugar de 12, son 6.022 x 10 23 .
Un mol de hidróxido de sodio pesa 40 g (Ctrl-F "masa molar" en el artículo de Wikipedia ). Entonces, los 40 g de lejía que estás usando contienen un mol, o 6,022 x 10 23 moléculas, de NaOH.
Each single molecule of NaOH dissociates, or splits up, into one sodium ion and one hydroxide ion: Na+ and OH−. The hydroxide ions are responsible for the corrosiveness of strong base, as well as the slippery feeling if you accidentally get some on your hands. In this solution, you're therefore going to have one mole of hydroxide ions.
You can now transform that into a concentration, which is defined by the amount of a substance, divided by the volume that it is in. Here, the amount is 1 mol and your volume is 1 L, so the concentration of OH− is (1 mol)/(1 L) = 1 mol/L. Concentrations are commonly denoted with square brackets, so it's common to write [OH−] = 1 mol/L.
Finalmente, llegamos a la última parte. El pH de una solución viene dado por pH = −log 10 [H + ], donde los corchetes [H + ] indican la concentración de iones de hidrógeno, H + . Hay un pequeño problema: el pH busca [H + ], mientras que nosotros solo sabemos [OH − ]. Afortunadamente, también es un hecho conocido que cada vez que usa agua como solvente a temperatura ambiente, la siguiente relación es cierta:
[H + ] x [OH − ] = 10 −14 mol 2 /L 2
Por lo tanto, [H + ] = (10 −14 mol 2 /L 2 )/(1 mol/L) = 10 −14 mol/L. Tomando el logaritmo negativo de esto, obtienes pH = 14 .
Si su lejía es en realidad hidróxido de potasio, deberá repetir todos esos pasos nuevamente. Sin embargo, el resultado final no es muy diferente; obtendrás un pH de 13.85.