pH in soluzioni molto diluite di acidi e basi forti

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pH in soluzioni molto diluite di acidi e basi forti

Proviamo a calcolare il pH di una soluzione 10-7 M di HCl. Applicando quanto detto in precedenza il pH dovrebbe essere pari a 7. Si arriva cioè al risultato assurdo e paradossale che una soluzione che contiene un acido forte (per quanto molto diluito) è neutra.

In effetti quando la concentrazione di un acido o di una base forte scende sotto le 10-6 mol/l non è più possibile trascurare gli ioni H+ provenienti dalla dissociazione dell'acqua, che, per l'acqua pura sappiamo essere 10-7 mol/l .

E' quindi necessario in questo caso prendere in considerazione contemporaneamente i due equilibri e sommare gli ioni H+ provenienti dall'acido e quelli provenienti dall'acqua

HCl H+ + Cl-

H2O H+ + OH-

Naturalmente non è possibile semplicemente sommare i 10-7 ioni H+ provenienti dall'acido con i 10-7 ioni H+ provenienti dall'acqua pura, infatti mentre l'acido forte rimane completamente dissociato, l'acqua, in presenza dei 10-7 ioni H+ provenienti dall'acido, sposta il suo equilibrio verso sinistra, in risposta all'aumentata concentrazione di uno dei suoi prodotti di reazione (H+). L'apporto di ioni H+ dell'acqua sarà dunque minore di 10-7 mol/l.

Se indichiamo con X gli ioni OH- provenienti dalla dissociazione dell'acqua, gli ioni H+ complessivamente in soluzione saranno dati da X ioni provenienti dall'acqua più 10-7 ioni provenienti dall'acido. Poichè tali concentrazioni devono soddisfare al prodotto ionico dell'acqua potremo scrivere

risolvendo l'equazione di 2° grado si ottiene

X = [OH-] = 6,18*10-8 mol/l [H+] = X + 10-7 = 1,62*10-7

ed il pH risulta perciò pari a

Lo stesso risultato poteva essere ottenuto impostando un sistema di due equazioni con incognite [OH-] e [H+] .

dove la prima equazione è la condizione di equilibrio per la reazione di dissociazione dell'acqua (prodotto ionico) e la seconda è la cosiddetta condizione di elettroneutralità, per cui la soluzione deve essere complessivamente neutra e la somma delle cariche positive deve sempre essere pari alla somma delle cariche negative. Si osservi che [Cl-] non è un'incognita, ma vale in questo caso 10-7 mol/l derivando dalla completa dissociazione dell'acido.

Fonte: http://digidownload.libero.it/quintaachimica/CHIMICA.doc

Autore del testo: non indicato nel documento di origine

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