Come determinare la concentrazione di un sale utilizzando il pH
Quando si discioglie un sale derivante da un acido forte e una base forte, la soluzione risultante è neutra, con un valore di pH di 7. D’altra parte, se si tratta di un sale derivante da un acido debole e una base forte, come l’acetato di sodio, il pH è superiore a 7, poiché l’anione reagisce con l’acqua producendo ioni OH- secondo la reazione di equilibrio: CH3COO- + H2O ⇌ CH3COOH + OH-.
Analogamente, se si ha un sale derivante da una base debole e un acido forte, come il cloruro di ammonio, il pH sarà inferiore a 7, poiché il catione reagisce con l’acqua dando luogo alla formazione di ioni H3O+ secondo la reazione di equilibrio: NH4+ + H2O ⇌ NH3 + H3O+.
Una volta noti i valori della costante di dissociazione dell’acido o della base debole e il pH della soluzione, è possibile determinare la concentrazione del sale.
Esercizi svolti
Calcolo del numero di moli:
Nel caso di una soluzione di ipoclorito di sodio con un pH di 10.50 e una costante di dissociazione acida di HClO pari a 3.00 ∙ 10-8, si considera che l’ipoclorito di sodio sia un sale che si dissocia completamente in Na+ e ClO-. Tale ione idrolizza e agisce da spettatore, mentre l’equilibrio di idrolisi è dato dalla reazione ClO- + H2O ⇄ HClO + OH-. Dall’equazione di equilibrio, dopo aver calcolato il valore di OH-, si utilizza un I.C.E. chart per determinare la concentrazione del sale.
Calcolo del pH di una soluzione di cloruro di ammonio:
Analogamente, nel caso di una soluzione di cloruro di ammonio con un pH di 4.9 e una costante di dissociazione basica di NH3 pari a 1.8 ∙ 10-5, si calcola la costante di idrolisi, si determina la concentrazione di NH3 ed è possibile calcolare la concentrazione del cloruro di ammonio.
Questi esempi dimostrano come sia possibile utilizzare il valore del pH per determinare la concentrazione di un sale in soluzione.
Con questa conoscenza, è possibile applicare il concetto di equilibrio acido-base per comprendere il comportamento dei sali in soluzione e calcolarne la concentrazione utilizzando il pH.Calcolo della concentrazione di ione ammonio da una soluzione di ammoniaca
Il pH di una soluzione può fornire informazioni preziose sulla concentrazione di ioni idrogeno ([H3O+]) in essa contenuti. Ad esempio, se il pH di una soluzione è noto essere 4.9, è possibile calcolare la concentrazione di ioni H3O+, che risulta essere 1.3 x 10-5 M.
Supponendo che la concentrazione di H3O+ è principalmente dovuta all’equilibrio dell’ione di ammonio e trascurando l’autoionizzazione dell’acqua, possiamo indicare con x il valore della concentrazione iniziale dell’ione NH4+ e costruire un grafico della I.C.E. (iniziale, cambiamento, equilibrio).
Successivamente, l’espressione di Ka, che rappresenta la costante di dissociazione acida dell’ammoniaca, può essere calcolata utilizzando i valori ottenuti dalla I.C.E. chart. Dopo aver sostituito tali valori, è possibile calcolare la concentrazione di ione ammonio ([NH4+]), che risulta essere 0.30 M.
In sintesi, il pH di una soluzione può fornire informazioni utili sulla concentrazione di alcuni ioni in essa contenuti, consentendo di calcolare parametri importanti come la costante di dissociazione acida dell’ammoniaca.