Come calcolare il pH di una soluzione di acido debole

di Francesco De Stasio tramite: O2O difficoltà: media

Uno dei casi più ricorrenti tra gli esercizi di chimica generale è sicuramente il calcolo del pH di una soluzione di acido debole. In generale un acido debole HA si dissocia parzialmente nei propri ioni, H+ ed A-, e l'entità di questa dissociazione può essere determinata conoscendo il valore della sua costante di equilibrio (Ka). In seguito in base al valore di H+ calcolato è possibile determinare il pH in base alla relazione: pH= -log[H+]. In questa guida, quindi, vedremo come fare per riuscire a calcolare correttamente il PH di una soluzione acido debole.

1 Per determinare il pH di una soluzione di acido debole consideriamo una soluzione 0,01M di acido acetico.
L'acido acetico si dissocia formando acetato, CH3COO (-), e idrogenione H (+).
Dove tra parentesi sono indicate le cariche degli ioni.
Scriviamo la costante di equilibrio della reazione, Ka, come il prodotto delle concentrazioni dei prodotti della reazione fratto la concentrazione del reagente.
Ka=[CH3COO-][H+]/[CH3COOH].

2 Per semplicità di espressione della costante di equilibrio possiamo sostituire a [CH3COOH] il termine Ca che indica la concentrazione molare di acido acetico iniziale, 0,01M. Inoltre possiamo sostituire a [CH3COO-] il termine [H+] in quanto queste due quantità in base alla reazione sono identiche stechiometricamente. Possiamo quindi riscrivere la costante di equilibrio nel modo seguente:
Ka=[H+]^2/Ca.

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3 Il valore di Ka risulta costante in condizioni standard (25°C e 1 atm) ed è pari a 1,8 x 10^(-5) mol/L. 
Dato che conosciamo la concentrazione molare di acido debole Ca=0,01M ed il valore della costante di equilibrio per la reazione possiamo determinare la concentrazione di [H+] dalla relazione:
[H+]=AKa*Ca = 4,243 x 10^(-4) mol/L.  Approfondimento Ph logaritmico: come si calcola (clicca qui)
Possiamo quindi calcolare il pH di questa soluzione dalla relazione:
pH = -log[H+] = -log [4,243 x 10^(-4)] = 3,37.

4 Quindi seguendo i pochi e semplici passaggi riportati all'interno di questa guida, sapremo finalmente come fare per riuscire a calcolare correttamente il PH di una soluzione acido debole. Per chi è alle prime armi con il mondo della chimica, potrà trovare i passaggi precedenti leggermente complicati, tuttavia con un po' di pazienza e studiando tutta la teoria necessaria, riusciremo alla fine ad eseguire facilmente questo calcolo. A questo punto non ci resta che provare subito ad applicare le indicazioni di questa guida magari svolgendo qualche semplice esercizio facilmente reperibile su internet.

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