Come calcolare il pH di una soluzione chimica

Introduzione: la scala del pH

Ogni soluzione acquosa presenta una sua acidità o basicità. Il calcolo del pH serve appunto a definire se una soluzione è acida o basica. La scala del pH fu introdotta nel 1909 dal chimico svedese Sørensen.

Potete osservare che su tutte le tipologie di sapone o bagnoschiuma viene indicato il pH presente. Questo perché è importante conoscere l'acidità di un prodotto che viene in contatto con la pelle.

Per calcolare il pH in modo facile e veloce vengono in genere utilizzate le cosiddette cartine al tornasole, che cambiano colore a seconda della tipologia di pH presente nella soluzione.

Nell'acqua troviamo un effettivo range di pH che varia dai 0 ai 14, anche se in soluzioni contenenti alte concentrazioni di acidi o basi forti questo intervallo è superato leggermente.

Per calcolare il pH di una soluzione è sempre necessario conoscere quella che è la concentrazione degli ioni H+, perché pH = - Log [H⁺]. Viceversa, conoscendo il pH di una soluzione si può facilmente ricavare la concentrazione [H⁺].

Soluzione di acido forte e base forte

Supponiamo, innanzitutto, di avere una soluzione ottenuta mescolando un acido forte con una base forte. Ricordiamo che in una soluzione acquosa la reazione Acido + Base = Sale + Acqua.

Se gli equivalenti di acido sono uguali agli equivalenti di base si avrà pH = 7, infatti [H⁺] = OH-] = H₂O] che ha pH = 7.

Se, invece, gli equivalenti di H⁺ > di equiv. OH- --> pH = -Log (equiv. A - equiv. B).

Oppure, si può avere che: Eq. [H⁺] pH = 14 - Log (Eq. B - Eq. A).

Bisogna tenere conto del fatto che per equivalenti si intende Eq. = numero di moli * ioni H⁺ oppure OH- dissociati.

Soluzione di acido debole e base forte

Prendiamo ora in considerazione una soluzione formata da un acido debole ed una base forte. Abbiamo, in particolare, tre casi.

1. Nel primo, la concentrazione della base (Cb) è maggiore della concentrazione acido (Ca) --> pH = 14-Log (Cb).
2. Nel secondo caso si ha che: Ca>Cb e, in questa circostanza, la soluzione è definita "tampone" e pH = pKa+Log (Cb/Ca).
   La Cb corrisponde anche alla concentrazione del sale che si viene a formare. Ca = Moli (a)-Moli (b) dove le Moli (a) sono le moli iniziali.
3. Infine, nel terzo caso si ha che: Ca=Cb, ovvero il pH è dato dall'idrolisi del sale che si forma. pH = 7+1/2(pKa+Log(Cb)).
   Anche in questo caso Cb corrisponde alla concentrazione del sale.

Questa è la soluzione che porta alla formazione di una soluzione tampone.

Consigli

Alcuni link che potrebbero esserti utili:

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