Calcolo del pH - acidi e basi deboli

Calcolo del pH di un acido debole

Gli acidi deboli sono quegli acidi che in soluzione non si dissociano completamente  e in parte indissociati. In quanto acidi, in soluzione donano un protone ad H2O:

La costante di dissociazione acida è data da:

Prendiamo come esempio l'acido acetico, un comune acido debole:

In presenza di acqua parte dell'acido acetico si dissocierà in ioni  e  , mentre in parte rimarrà indissociato come   .

Ad equilibrio raggiunto avremo quindi in soluzione le specie ,    e    . Per calcolare il pH abbiamo a disposizione solo l'equazione della Ka

Dobbiamo quindi trovare 

Chiamiamo Ca è la concentrazione molare iniziale di acido, prima della dissociazione in acqua. Indichiamo invece con "x" la quantità di acido che si dissocia.

Se x mol/L di acido acetico si dissociano, otterremo x mol/L di H3O+ e x  mol/L di CH3COO-.

Avremo quindi x = [H3O+] = [CH3COO-]

La concentrazione di CH3COOH che rimane indissociato sarà (C- x) mol/L

calcolo del pH di un'acido debole

Sostituendo nell'espressione della Ka:

Questa è un'equazione di secondo grado che siamo perfettamente in grado di risolvere. Si può fare però un'ulteriore semplificazione. Dato che abbiamo a che fare con un acido debole, rimane per la maggior parte indissociato.

Questo vuol dire che         possiamo quindi dire con buona approssimazione che

La nostra espressione diventa:

e dato che x = [H3O+]

                  che, riarrangiata in funzione di      diventa:      

Si può quindi ricavare che il pH si calcola come:

Calcolo del pH di una base debole

Il pH di una base debole può essere calcolato analogamente, facendo gli stessi passaggi e le stesse approssimazioni. Si calcola prima OH-:

E di conseguenza il pOH:

Il pH si troverà semplicemente come:

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