Los dos cálculos más comunes que se pueden realizar utilizando las constantes de equilibrio son aquellos que involucran realizar el cálculo de la constante de equilibrio o aquellos que involucran determinar la concentración de iones H+ (hidrón o ion hidronio H3O+) u OH- (hidroxilo) en disolución. En el primer caso el ejercicio se basa en simplemente colocar las concentraciones conocidas de las especies como en el siguiente ejemplo:

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EJEMPLO 1. Encontrar la constante de equilibrio de un ácido hipotético HA cuya concentración inicial es 0,8 M y que se encuentra disociado un 0,6% a temperatura ambiente:

 

En primer lugar, se calcula el número de moles disociadas partiendo de la expresión de disociación:

 

 

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Remplazando y despejando el número de moles disociadas se tiene:

 

 

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Por tanto, el número de moles disociados es 4,8x10-3 y en base a esto planteamos la ecuación de disociación

 

 

 

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Con base en esta información es posible expresar la constante de equilibrio y calcular el valor de la misma así:

 

 

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Por tanto, en este ejemplo la constante del ácido es igual a 2,9x10-5.

 

Para el segundo caso en el que necesitamos encontrar la concentración de iones hidronio en solución se puede utilizar la siguiente expresión (Skoog et al, 2005):

 

 

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Esta ecuación da una solución cuadrática, cuyo valor positivo será la respuesta correcta. Sin embargo, esta ecuación se puede simplificar en la mayoría de casos si se supone que la disociación no reduce de manera apreciable la especie HA, esto se da generalmente cuando el ácido es débil (valores de Ka menores a 1x10-3) y la concentración del ácido es mayor a los valores que muestre la constante de equilibrio (valores mayores a 1x10-3) (Skoog et al, 2017).

 

 

 

EJEMPLO 2. Encontrar la concentración de iones hidronio en una solución 0,8 M de ácido carbónico, si su Ka es de 4,4x10-7.

 

La ecuación para el sistema es la siguiente

 

          

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Utilizando la ecuación de la reacción y ajustando la cantidad de moles iniciales y en equilibrio, tenemos:

 

 

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Nótese que en esta representación el agua no se toma en cuenta ya que al ser el disolvente está en una cantidad muy elevada en comparación con el soluto. Por otra parte, en la parte inferior se coloca la X para expresar que la cantidad disociada del ion carbonato (HCO3-) y el ion hidronio es desconocida. Reorganizando la expresión de la constante de equilibrio se tiene ahora:

 

 

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La solución completa para este ejercicio la daría la ecuación cuadrática antes mencionada, sin embargo, ya que el valor de la constante para el ácido es muy pequeña y su concentración es considerable, es posible utilizar la aproximación (Skoog et al, 2005):

 

 

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Como en equilibrio para un ácido monoprótico la concentración de ion hidronio es igual a la concentración de la base conjugada se puede decir que [H3O+] = [HCO3-] = 5,9x10-4 M.

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Se presentan a continuación dos vídeos que mostraran algunos ejemplos adicionales de cálculos que se pueden hacer con las constantes de equilibrio (Quimiayudas, 2015; Pontificia Universidad Católica de Puerto Rico, 2013).