Equilibri acido-base in soluzione acquosa: il pH

L'acqua ha deboli proprietà elettrolitiche ed è parzialmente dissociata secondo l'equilibrio:

H2O = H+ + OH-

Attraverso la legge d'azione di massa e in considerazione della debolissima dissociazione dell'acqua, si può giungere a formulare il cosiddetto prodotto ionico dell'acqua (Kw), che a 25°C vale:

Kw = [H+]⋅[OH-] = 10-14

Le parentesi quadre stanno per concentrazione molare.

Questa relazione stabilisce che in soluzione acquosa, il prodotto della concentrazione degli ioni idrogeno per la concentrazione degli ioni idrossido deve rimanere costante, pari a 10-14.

Se si aggiunge all'acqua una sostanza che fa aumentare la [H+] (ad esempio un acido), la [OH-] diminuisce in misura tale da mantenere costante il prodotto [H+]⋅[OH-].
Accade esattamente il contrario, se si aggiunge una sostanza (ad esempio una base) che fa aumentare la [OH-].

La stechiometria della reazione di dissociazione indica che nell'acqua "pura" (neutra) la [H+] è uguale alla [OH-]. Poiché il prodotto di queste due concentrazioni è 10-14, risulterà che:

[H+] = [OH-] = 10-7

Per motivi di praticità, ovvero per evitare di esprimersi in termini di numeri estremamente piccoli o di potenze di 10, è stato introdotto l'uso di una scala logaritmica per definire la [H+], ovvero:

pH = -log[H+]

Analogamente, si può definire il pOH come:

pOH = -log[OH-]

E dovrà pertanto risultare:

pKw = pH + pOH = 14

Quando in una soluzione la [H+] è > 10-7, il pH è minore di 7 e la soluzione si dice acida;
quando invece la [H+] è < 10-7, il pH è maggiore di 7 e la soluzione si dice basica (o, secondo una vecchia terminologia, alcalina).

Q 23, 1998. Se si vuole ottenere una soluzione acquosa a pH = 4 partendo da una soluzione acquosa a pH = 2, un litro di quest'ultima va diluito con acqua fino a:
A) 100 litri
B) 1000 litri
C) 10 litri
D) 2 litri
E) 6 litri

Purché si tratti della soluzione di un acido forte.


Q 55, 2003B. A quale dei seguenti valori del pH si ha la massima concentrazione di ioni H3O+ ?
A) 3,12
B) 3,5
C) 7,2
D) 8,8
E) 12,2

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