Come calcolare il PH di una soluzione chimica

Ogni soluzione acquosa presenta una sua acidità o basicità. Il calcolo del pH serve appunto a definire se una soluzione è acida o basica. Questa scala fu introdotta nel 1909 da Sorensen, un chimico danese. 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. Il calcolo del pH non è semplicissimo e richiede la conoscenza delle basi di chimica generale. Questa guida si propone appunto di spiegarvi come calcolare il pH di una soluzione chimica.

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+].

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.

Prendiamo ora in considerazione una soluzione formata da un acido debole ed una base forte.
Abbiamo, in particolare, 3 casi. Nel primo, la concentrazione della base (Cb) è maggiore della concentrazione acido (Ca) --> pH=14-Log (Cb), 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). 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.