Il pH delle soluzioni saline e l’idrolisi di un sale
Le soluzioni saline possono avere pH neutro, acido o basico a seconda dell’idrolisi del sale. È possibile prevedere il pH delle soluzioni saline e anche ottenerne il valore.
Ad esempio, considerando una soluzione di NaCl, essa ha un pH di 7, poiché NaCl è un sale derivante dall’acido forte HCl e dalla base forte NaOH. Quando viene sciolto in acqua, si dissocia completamente nei ioni Na+ e Cl-. Poiché il ione Cl- è una base molto debole e NaOH è una base forte, non si verifica un equilibrio che andrebbe a perturbare l’autoionizzazione dell’acqua. Pertanto, le soluzioni di un sale derivante da acido forte e base forte hanno un pH di 7.
Idrolisi
Consideriamo ora una soluzione di cloruro di ammonio (NH4Cl) e analizziamo gli equilibri che si generano in soluzione. Il cloruro di ammonio è un elettrolita forte che si dissocia completamente nei suoi ioni NH4+ e Cl-. Gli ioni Cl- non perturbano l’equilibrio dell’acqua, ma gli ioni NH4+, acido coniugato della base debole NH3, interagiscono con gli ioni OH- derivanti dalla dissociazione dell’acqua. Questo porta a una diminuzione di ioni H3O+, risultando in un pH inferiore a 7 per una soluzione salina derivante da un acido forte e una base debole.
Infine, consideriamo una soluzione di CH3COONa (acetato di sodio) e analizziamo gli equilibri che si generano in soluzione. L’acetato di sodio è un elettrolita forte che si dissocia totalmente nei suoi ioni CH3COO- e Na+. Mentre la presenza degli ioni Na+ non perturba l’equilibrio dell’acqua, l’ione acetato, base forte, coniugata dell’acido debole CH3COOH, sottrae ioni H3O+. Questa situazione porta a un pH superiore a 7 per una soluzione salina derivante da acido debole e base forte.
Esercizi sul pH di soluzioni saline
1) Calcolare il pH di una soluzione 1.00 M di acetato di sodio sapendo che la Ka dell’acido acetico vale 1.8 · 10^-5.
La reazione di idrolisi dello ione acetato è: CH3COO- + H2O ⇌ CH3COOH + OH-. La costante di questo equilibrio, chiamata anche costante di idrolisi (Kh) vale 5.6 ∙ 10^-10. Risolvendo rispetto a x si ha [OH-] = 2.4 ∙ 10^-5 M, quindi pH = 9.4.
2) Calcolare il pH di una soluzione 1.00 M di NH4Cl sapendo che Kb di NH3 = 1.8 ∙10^-5.
La costante di questo equilibrio, chiamata anche costante di idrolisi o Kb vale 5.6 ∙ 10^-10. Risolvendo rispetto a x si ha [OH-] = 2.35 ∙ 10^-5 M, quindi pH = 4.6.
3) Calcolare quale concentrazione debba avere una soluzione di NH4Cl affinché il suo pH sia pari a 4.7 sapendo che Kb di NH3 = 1.8 ∙10^-5.
Affinché il pH sia 4.7 si deve avere [H3O+] = 2.0 ∙10^-5 M. Rendendo [NH4+] all’equilibrio = 0.71 M, la concentrazione iniziale di cloruro di ammonio sarà quindi pari a 0.71 M.
In conclusione, comprendere il pH delle soluzioni saline e l’idrolisi di un sale è fondamentale per comprendere il comportamento chimico di tali soluzioni e i loro effetti sul pH.
