Sia assegnato un generico acido forte HA , che dunque in soluzione acquosa dà luogo alla seguente dissociazione:
HA + H2O → A– + H3O+
Si tratta ovviamente di un equilibrio totalmente spostato a destra , a prescindere dal valore iniziale della [HA]. Ma in questo caso noi siamo interessati al calcolo del pH di una soluzione in cui si parta da una [HA] iniziale pari a C= 10-7 M , un valore non scelto a caso: si tratta infatti dello stesso valore della concentrazione degli H3O+ in acqua pura.
Quindi la dissociazione completa dell’acido produce una quantità di ione idrossonio dello stesso ordine di grandezza di quelli prodotti dall’autoprotolisi dell’acqua, e questo va tenuto in considerazione nel calcolo del pH. In particolare non potremo considerare indipendenti i seguenti equilibri, che si influenzano reciprocamente:
(1) HA + H2O → A– + H3O+ (2) H2O + H2O ↔ H3O+ + OH– (autoprotolisi)
Nel calcolo del pH terremo conto che , per il principio dell’equilibrio mobile di Le-Chatelier , gli ioni idrossonio prodotti dalla dissociazione completa dell’acido spostano verso sinistra l’equilibrio di autoprotolisi dell’acqua. Vediamo quali sono le concentrazioni incognite all’equilibrio :
[H3O+] ; [OH–] Per due variabili ci serve un sistema di due equazioni indipendenti in due incognite.
Notiamo che la [HA] , una volta raggiunto l’equilibrio , è nulla perchè tutto l’acido si è dissociato, e per tal motivo [A–] di equilibrio (che non interferisce col secondo equilibrio) è pari alla concentrazione iniziale dell’acido C .
La prima equazione del nostro sistema che lega le due variabili sarà Kw = [OH–][H3O+] , la seconda è il bilancio di carica : [H3O+] = [OH–] + [A–] = [OH–] + C.
La soluzione del sistema ci porterà alla conoscenza di [H3O+] e quindi del pH: possiamo aspettarci , già prima di effettuare i calcoli, un valore di poco inferiore a 7. Se fossimo partiti da una concentrazione di acido altrettanto molto bassa, ma del tipo 10-6 M, avremmo già potuto trascurare l’equilibrio di autoprotolisi dell’acqua.
Chimitutor -30 Settembre 2017