IL costante di ionizzazione dà acqua(Kw), oh potenziale di idrogeno(pH) è il potenziale idrossilionico (pOH) sono le misure importante per i calcoli che coinvolgono equilibrio chimico in soluzioni acide e basiche, nonché nella determinazione della concentrazione di ioni H+ e oh- delle soluzioni in questione.
Cos'è Kw?
Il prodotto ionico dell'acqua, o Kw (questo wsi intende acqua — acqua, in inglese), è la costante utilizzata per rappresentare la equilibrio generato dall'autoionizzazione dell'acqua. Anche a una velocità molto ridotta, l'acqua si ionizza producendo ioni H+ e oh-, secondo la seguente equazione chimica:
Analizzando l'equazione, ci rendiamo conto che quando il ionizzazione da una molecola di acqua pura si genera uno ione H.+ e uno ione OH-, questo è il la concentrazione di questi ioni sarà sempre la stessa. Anche quando c'è un aumento della temperatura, che provoca un aumento della velocità di ionizzazione, le concentrazioni rimangono le stesse.
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Sulla base di misurazioni sperimentali, è stata calcolata la concentrazione di ioni H+ e oh- (derivante dall'autoionizzazione dell'acqua) a 25°C e il valore di 1. 10-7 moli/L. Questo è, di un totale di 1 miliardo di molecole d'acqua, solo due subiscono ionizzazione. Questo dimostra che l'acqua pura ha un basso grado di ionizzazione e spiega il bassissimo Conducibilità elettrica di acqua pura.
Considerando quanto mostrato sopra, possiamo scrivere il espressione della costante di bilancio idrico:
Utilizzo dei valori di concentrazione di ioni H+ e oh- a 25°C possiamo calcolare il valore di Kw:
Come affermato in precedenza, questo valore di Kw cambia con l'aumentare della temperatura, come mostrato nella tabella seguente:
T (°C) |
Kw |
10 |
0,29. 10-14 |
20 |
0,68. 10-14 |
25 |
1,00. 10-14 |
30 |
1,47. 10-14 |
40 |
2,92. 10-14 |
60 |
9,40. 10-14 |
Per saperne di più su questo argomento, leggi il nostro testo: Prodotto ad acqua ionica.
Cos'è il pH e il pOH?
la sigla pH si intende potenziale di idrogeno ed è stato creato dal biochimico danese Soren Sorensen, nel 1909, per facilitare il lavoro con il concentrazioni di ioni idrogeno [H+], che di solito sono espressi in numeri decimali. Per saperne di più su questo argomento, leggi il nostro testo: Che cos'è il pH?
Questo tipo di notazione indica il contenuto di ioni H+ presente nella soluzione ed è definito dall'espressione matematica:
Allo stesso modo, possiamo definire il pOH o potenziale idrossilionico, che ci dice il Contenuto di ioni OH- presente nella soluzione. La sua espressione matematica è:
In una soluzione acquosa ci saranno sempre ioni H+ e oh- (dovuta alla ionizzazione subita dall'acqua) che servirà a caratterizzare una soluzione in acido o di base. Più ioni H+ c'è nella soluzione, più sarà acido. Di conseguenza, la presenza di ioni OH- nella soluzione lo renderà più basilare. Se c'è un equilibrio nella quantità di questi ioni, la soluzione sarà classificata come neutro.
scala del pH
La scala del pH viene visualizzata con valori compresi tra 0 e 14 (valori misurati a 25°C). Guarda la scala del pH nell'immagine qui sotto:
Più basso è il pHdella soluzione,maggiore è la sua acidità, e più vicino alla fine della scala, cioè più vicino a 14, maggiore sarà il suo carattere di base. Ad esempio, il succo di limone ha un pH di 2, mentre le candeggine hanno un pH di 12.
Come calcolare pH e pOH
conoscendo il concentrazione di ioni, noi possiamo calcolare i valori di pH e pOH delle soluzioni e, conoscendo i valori potenziali, calcoliamo il concentrazione di ioni nelle soluzioni. A tal fine vengono utilizzate le seguenti espressioni:
Passiamo agli esempi:
Esempio 1
Se vogliamo conoscere il pH di una soluzione con [H+] = 0.001 mol/L, basta usare la formula presentata in precedenza:
Esempio 2
Ora, per scoprire qual è la concentrazione di OH- di una soluzione con pOH = 5, basta sostituire il valore nella seguente formula:
Se applichiamo la stessa scala di potenziali per l'equilibrio ionico dell'acqua, avremo:
Come detto, a 25°C, Kw = 10-14. Perciò:
Con questo, possiamo calcolare il pOH di una soluzione in base al suo pH. Se abbiamo una soluzione con un pH di 3, il suo pOH sarà 11.
Per saperne di più: Mezzi neutri, acidi e basici
Esercizi risolti
Domanda 1 (UEFS-BA) La concentrazione di ioni OH–(Qui) in una data soluzione di idrossido di ammonio, a 25 °C, è pari a 1,10–3 mol/l. Il pOH di questa soluzione è:
a) 0
b) 1
c) 3
d) 11
e) 13
Risoluzione: lettera C. Se abbiamo [OH–] = 10–3 mol/L, quindi il tuo pOH sarà uguale a 3.
Guarda:
Domanda 2 (UEA-AM) Si considerino le seguenti informazioni, ricavate da un'etichetta di acqua minerale della città di Porto Seguro (BA):
nitrato 1,45 mg/L
pH a 25°C 4.51
Questa acqua minerale è
a) acido e ha [H+] < [OH–].
b) acido e ha [H+] > [OH–].
c) neutro e ha [H+] = [OH–].
d) di base e ha [H+] > [OH–].
e) di base e ha [H+] < [OH–].
Risoluzione: Lettera b. Poiché il pH dell'acqua minerale riportato in etichetta è inferiore a 7, possiamo dire che si tratta di una soluzione acida e, quindi, la concentrazione di ioni H+ è più grande di OH-.
Domanda 3 (UEA-AM) Un modo per produrre rapidamente idrogeno gassoso in laboratorio è far reagire lo zinco metallico in polvere con acido cloridrico (HCl), a una concentrazione di 1,0 mol/L:
Zn (s) + 2 HCl (aq) → ZnCl2 (ac) + H2 (g)
Considerando che l'acido cloridrico è ionizzato al 100% e che la soluzione è a 25°C, è corretto affermare che il pH della soluzione di acido cloridrico citato nel testo è
- 0
- 1
- 3
- 13
- 14
Risoluzione:Lettera a. Possiamo calcolare il pH della soluzione utilizzando la concentrazione di HCl indicata nel testo, poiché, essendo ionizzata al 100%, la concentrazione di [H+] sarà lo stesso, perché per ogni molecola di HCl ionizzata, uno ione H+ sarà generato. Perciò:
di Victor Ferreira
Insegnante di chimica
