PH

PH

È la concentrazione di ioni idrogeno, e definisce l'acidità di una soluzione. Per evitare di utilizzare valori molto bassi, è stata ideata una scala di pH che esprime la concentrazione degli ioni H⁺ in termini di logaritmi.

Nella scala convenzionale il pH può assumere valori compresi tra 1 e 14

pH < 7 à siamo di fronte ad una sostanza acida;

pH > 7 à si tratta di una sostanza basica.

PH = 7 à rappresenta una soluzione neutra (per esempio l'acqua pura, a 25°C).

Ad una determinata concentrazione molare (v. molarità), un acido forte (discorso analogo potrebbe essere fatto per le basi) in acqua si dissocia maggiormente rispetto ad un acido debole, quindi libera un maggior numero di ioni idrogeno e quindi la soluzione ha un pH maggiore è più acida.

Per comprendere come si è giunti a definire la formula di calcolo del pH di una qualunque soluzione è necessario comprendere la nozione del prodotto ionico dell'acqua

In minima parte l'acqua "in acqua" si ionizza, secondo la formula semplificata:

H₂O à H⁺ + OH^-

Di conseguenza si ha che la costante di equilibrio della reazione è:

K_eq = ([H⁺] · [OH^-]) / [H₂O]

[H⁺] · [OH^-] = [H₂O] · K

dove [H2O] · K prende il nome di prodotto ionico dell'acqua e, sapendo che la concentrazione dell'acqua rimane costante durante la reazione, è il prodotto di due costanti, che è a sua volta una costante (K_w), uguale al prodotto delle concentrazioni di ioni H⁺ (in realtà ioni idronio) e OH^- presenti in soluzione. Ad una determinata temperatura, tale costante ha sempre lo stesso valore per qualsiasi soluzione acquosa. È evidente che in una soluzione acquosa, se aumenta la concentrazione di ioni idrogeno (per esempio per l'aggiunta di un acido), dovrà diminuire la concentrazione di ioni OH^-, poiché il loro prodotto deve essere costante

[H⁺] · [OH^-] = K_w

[H⁺] · [OH^-] = 10^-l4

(in una soluzione pura_H₂O a 25°C)

Per l'equazione di partenza, è evidente che il numero delle molecole di H₂O ionizzate sia uguale a quello di ioni H⁺ e OH^- ottenuti à rapporto 1:1) e quindi che i prodotti abbiano la stessa concentrazione ([H⁺] = [OH^-]). Segue quindi che:

[H⁺] · [OH^-] = [H⁺] · [H⁺]

E riprendendo il valore del prodotto ionico dell'acqua:

[H⁺] · [H⁺] = [H⁺]² = 10^-l4 à [H⁺] = 10^-7

Sapendo che il pH di una soluzione neutra è 7, è evidente che:

pH = - log [H⁺]

ovvero il logaritmo del reciproco della concentrazione di ioni idrogeno.