ACIDI FORTI DILUITI: CALCOLO DEL pH

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