Concetto e determinazione di pH e pOH

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Il pH rappresenta il potenziale ionico di idrogeno e pOH è il potenziale ionico idrossilico delle soluzioni.

Si tratta di scale logaritmiche utilizzate per misurare il carattere acido e basico di un campione.

I valori che li compongono vanno da 0 a 14 e sono stati ottenuti dal bilancio ionico dell'acqua.

Una soluzione neutra ha un pH di 7. Valori inferiori a 7 classificano le soluzioni come acide, mentre dopo 7 le soluzioni sono basiche.

Con il valore del pH è possibile trovare quello corrispondente sulla scala del pOH, semplicemente facendo una sottrazione.

Bilancio idrico ionico

Una molecola d'acqua ha la capacità di ionizzare secondo l'equazione:

diritta H con 2 pedice diritta O con parentesi di sinistra diritta 1 parentesi di destra pedice spazio fine del pedice arpione destra sopra arpione sinistra spazio diritta H con parentesi aq parentesi destra pedice fine del pedice con più spazio in apice più spazio OH con parentesi sinistra aq parentesi destra pedice fine del pedice con meno Busta

Qui abbiamo un equilibrio ionico, perché il processo è reversibile e gli ioni possono anche riunirsi e formare di nuovo una molecola d'acqua.

Un altro modo per dimostrare l'equilibrio che si verifica è attraverso il autoionizzazione.

tabella riga con grassetto H grassetto meno grassetto O riga con vuoto vuoto vuoto vuoto riga con vuoto vuoto vuoto vuoto vuoto fine tabella tablespace riga con cella con spazio più spazio fine della cella riga con vuota riga con vuota fine della tabella riga della tabella con grassetto H grassetto meno grassetto O grassetto meno audace riga H con vuoto vuoto vuoto riga vuoto con vuoto vuoto vuoto vuoto vuoto fine della tabella riga con cella con spazio arpione spazio a destra circa arpione spazio sinistro spazio spazio fine della cella riga con riga vuota con spazio vuoto fine del tablespace parentesi quadre aperte riga della tabella con cella con riga della tabella con grassetto H grassetto meno grassetto Meno grassetto H fine tabella fine cella riga freccia giù riga grassetto H fine tabella chiude parentesi quadre tablespace riga con più righe con riga vuota con fine della tabella vuota riga della tabella con cella con grassetto OH alla potenza del grassetto meno fine della cella riga con riga vuota con vuoto fine del tavolo

Una molecola d'acqua ha generato ioni idronio (H3oh+) e ossidrile (OH-) attraverso la distruzione di una seconda molecola.

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2 diritte H con 2 diritte O pedice con parentesi sinistra diritta 1 parentesi destra spazio pedice fine arpione pedice a destra circa arpione spazio diritto sinistro H con 3 pedice diritto O con parentesi sinistra aq parentesi destra pedice fine del pedice con più spazio in apice più spazio OH con parentesi sinistra aq parentesi destra pedice fine del pedice con meno apice

Prodotto ionico dell'acqua (Kw)

La costante per il bilancio ionico dell'acqua è:

retta K con pedice diritto c spazio uguale al numeratore spazio parentesi quadra sinistra H con 3 pedice quadrato O alla potenza di più spazio parentesi quadra destra. spazio parentesi quadra sinistra OH alla potenza di meno parentesi quadra destra spazio sopra denominatore parentesi quadra sinistra H con 2 pedice quadrato La parentesi quadra destra spazio al quadrato fine di frazione

Poiché l'acqua è un liquido puro, la sua concentrazione è considerata pari a 1 e non interferisce con il valore costante. Pertanto, l'espressione diventa:

K dritto con spazio c pedice dritto. spazio parentesi quadra sinistra H con 2 pedice diritto Parentesi quadra destra uguale la parentesi quadra sinistra H con 3 pedice quadrato O alla potenza di più parentesi quadra destra spazio. spazio parentesi quadra sinistra OH alla potenza di meno parentesi quadra destra spazio spazio quadrato K con pedice c diritto spazio. lo spazio 1 al quadrato è uguale alla parentesi quadra sinistra H con 3 pedice quadrato O alla potenza di più lo spazio della parentesi quadra destra. spazio parentesi quadra sinistra OH alla potenza di meno parentesi quadra destra spazio spazio quadrato K con c straight dritto pedice spazio uguale alla parentesi quadra sinistra H con 3 pedice diritto O alla potenza della parentesi quadra più spazio giusto. spazio parentesi quadra sinistra OH alla potenza di meno parentesi quadra destra spazio spazio

oh prodotto ionico di acqua é parentesi quadra sinistra H con 3 pedice quadrato O alla potenza di più lo spazio della parentesi quadra destra. parentesi quadra sinistra spazio OH alla potenza della parentesi quadra destra meno .

Questa espressione riceve il simbolo Kw (W deriva dalla parola inglese acqua - acqua) e, come la costante di equilibrio, varia con la temperatura.

diritto K con pedice diritto w spazio uguale alla parentesi sinistra H diritto con 3 pedice diritto O alla potenza di più lo spazio della parentesi destra. parentesi quadra sinistra spazio OH alla potenza della parentesi quadra destra meno
kW e temperatura
Fonte: k. W. Whitten et al. Chimica generale. 6. ed. Orlando, Saunders, 2000. p. 755.

Determinazione di pH e pOH

Alla temperatura di 25°C, il prodotto ionico dell'acqua è:

retta K con retta w pedice spazio uguale allo spazio parentesi sinistra dritta H retta con 3 pedice retta O alla potenza di più spazio parentesi destra. spazio parentesi quadra sinistra OH alla potenza di meno parentesi quadra destra spazio uguale a spazio 1 virgola 0 spazio. spazio 10 alla potenza di meno 14 fine dell'esponenziale

Nella ionizzazione dell'acqua pura, 1 mol di H3oh+ si forma con 1 mole di OH- .

Presto, parentesi quadra sinistra H con 3 pedice quadrato O alla potenza di più spazio parentesi quadra destra uguale a spazio parentesi quadra sinistra OH alla potenza di meno parentesi quadra destra lo spazio è uguale a 1 virgola 0 spazio. spazio 10 alla potenza di meno 7 estremità dello spazio mol esponenziale diviso per L. retta

Poiché questi valori sono estremamente bassi, si è deciso di utilizzare i valori dei cologaritmi, che corrispondono al logaritmo con segno scambiato.

pX è uguale a collog spazio lineare X spazio è uguale a spazio meno log spazio spazio lineare X è uguale al numeratore 1 sul denominatore log spazio lineare X fine della frazione

Applicando il cologaritmo al prodotto ionico dell'acqua, dobbiamo:

riga della tabella con cella con - log [ diritta H alla potenza di più parentesi a destra spazio diritto nel riquadro chiudi riquadro fine cella cella vuota con meno spazio spazio log parentesi quadra sinistra OH alla potenza del minimo spazio parentesi quadra destra nel riquadro riquadro fine riquadro fine della cella uguale alla cella con meno spazio logaritmica retta K con retta w pedice fine della cella riga con pH più cella con spazio pOH fine della cella uguale a 14 fine di tavolo

Possiamo osservare che: se conosciamo il pH di una soluzione, il valore di pOH si trova sottraendo il primo valore da 14.

Acidità e basicità delle soluzioni

Soluzione neutra: la concentrazione degli ioni idronio è uguale a quella degli ossidrili.

[H3oh+] = 1,0. 10-7 moli/L pH = 7
[Oh-] = 1,0. 10-7 moli/L pOH = 7

Esempio: acqua pura.

soluzione acida: la concentrazione degli ioni idronio è maggiore di quella degli ossidrili.

[H3oh+] più grande allora1,0. 10-7 moli/L pH meno di 7
[Oh-] meno di 1,0. 10-7 moli/L pOH più grande allora7

Esempio: soda, limone e pomodoro.

soluzione di base: la concentrazione degli ossidrili è maggiore di quella degli ioni idronio.

[H3oh+] meno di1,0. 10-7 moli/L pH più grande allora 7
[Oh-] più grande allora 1,0. 10-7 moli/L pOH meno di 7

Esempio: uovo, sapone e candeggina.

scala del pH

Calcolo del pH

Il concetto di potenziale idrogeno è stato creato dal chimico danese Peter Lauritz Sorensen (1868-1939) per esprimere l'acidità di una soluzione attraverso la concentrazione di H+.

Vedere la tabella seguente che dimostra la ionizzazione di a acido:

spazio in grassetto spazio in grassetto spazio in grassetto spazio in grassetto spazio in grassetto spazio in grassetto spazio in grassetto spazio in grassetto HA spazio in grassetto spazio in grassetto spazio in grassetto spazio in grassetto spazio in grassetto spazio in grassetto spazio in grassetto spazio in grassetto spazio in grassetto arpione a destra sopra arpione a sinistra spazio in grassetto spazio in grassetto spazio in grassetto spazio in grassetto spazio in grassetto spazio in grassetto spazio in grassetto spazio in grassetto spazio in grassetto spazio in grassetto H alla potenza di grassetto più spazio grassetto spazio grassetto spazio grassetto spazio grassetto spazio grassetto spazio grassetto spazio grassetto spazio grassetto spazio grassetto altro spazio in grassetto spazio in grassetto spazio in grassetto spazio in grassetto spazio in grassetto spazio in grassetto spazio in grassetto spazio in grassetto spazio in grassetto A alla potenza di meno grassetto
Molarità iniziale 0,020 0 0
ionizzazione 0,001 0,001 0,001
Molarità in equilibrio 0,019 0,001 0,001

Nell'esempio abbiamo che la concentrazione di ioni H+ é 0,001. Pertanto, il pH della soluzione è:

[H+] = 0,001 = 10-3

pH = - log 10-3 = 3

Poiché il pH della soluzione è inferiore a 7, questa soluzione è acida.

Riepilogo su pH e pOH

Definizioni pH: potenziale ionico di idrogeno della soluzione.
pOH: potenziale idrossilionico della soluzione.
formula generale pH + pOH = 14
Soluzioni Neutro pH = pOH = 7
acido

pH

pOH > 7
nozioni di base

pOH

pH > 7
Calcolo del pH pH = - log [H+]
Calcolo di pOH pOH = -log[OH-]

Esercizi su pH e pOH

1. (FMTM) Il pH del succo gastrico, una soluzione acquosa di acido cloridrico (HCℓ), è di circa 2. Pertanto, la massa, in grammi, di HCℓ esistente in ogni litro di succo gastrico, è

Dati: masse molari (g/mol) H = 1, Cℓ = 35,5

a) 7.3 · 10-2
b) 3,65 · 10-1
c) 10-2
d) 2
e) 10

Alternativa corretta: b) 3.65 · 10-1.

1° passo: calcolare la concentrazione di ioni H+.

pH spazio uguale a spazio 2 spazio doppia freccia alla parentesi destra quadrato sinistro dritto H alla potenza di più parentesi quadra destra spazio uguale allo spazio 10 alla fine della potenza meno 2 dello spazio mol esponenziale diviso per dritto L
spazio spazio HCl spazio spazio spazio spazio spazio freccia destra spazio spazio spazio spazio dritto H alla potenza di più spazio spazio spazio fine dello spazio esponenziale più spazio spazio spazio Cl alla potenza di meno 10 alla potenza di meno 2 fine della retta esponenziale M spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio da 10 a meno 2 estremità della retta esponenziale M spazio spazio spazio da 10 a meno 2 estremità della retta esponenziale M

2° passo: calcolare la massa molare di HCl.

stack attributi charalign center stackalign right end attributi riga 1 virgola 0 niente parentesi sinistra diritta H parentesi destra fine riga riga più 35 virgola 5 niente parentesi sinistra Cl parentesi destra fine riga riga orizzontale riga 36 comma 5 niente parentesi sinistra HCl parentesi destra fine riga pila

3° passo: calcolare la massa di acido cloridrico in ogni litro di succo gastrico.

retto C con m pedice retto spazio uguale allo spazio numeratore retto m sopra denominatore diritto M spazio. spazio rettilineo V estremità della frazione 10 alla potenza di meno 2 estremità dello spazio molare esponenziale diviso per L. lineare spazio uguale a spazio numeratore dritto m su denominatore 36 comma 5 spazio dritto g diviso per mol spazio. spazio 1 retta L fine della frazione retta m spazio uguale allo spazio 10 alla potenza di meno 2 estremità dello spazio striato orizzontale esponenziale su mol diviso per l'estremità retta L dello spazio striato. spazio 36 comma 5 spazio diritto g diviso da barrato orizzontale su mol fine dello spazio barrato. spazio 1 linea orizzontale retta L retta m spazio uguale a spazio 3 virgola 65 spazio. spazio 10 alla potenza di meno 1 estremità della retta esponenziale g

2. (UEMG) Diversi prodotti per la pulizia hanno l'ammoniaca nella loro costituzione. L'etichetta di uno di questi prodotti indica pH = 11. Ciò significa che la concentrazione di cationi idrossido e anioni idrossilici in questo prodotto sono, rispettivamente:

a 1. 10-3 e 1. 10-11
b) 1. 10-11 e 1. 10-7
c) 1. 10-11 e 1. 10-3
d) 1. 10-11 e 1. 10-11

Alternativa corretta: c) 1. 10-11 e 1. 10-3.

a) SBAGLIATO. Queste concentrazioni corrispondono ad una soluzione di pH = 3.

parentesi quadra sinistra H alla potenza di più parentesi quadra destra lo spazio è uguale allo spazio 1,10 alla potenza di meno 3 estremità del pH esponenziale lo spazio è uguale allo spazio meno lo spazio lo spazio parentesi quadra sinistra H alla potenza di più parentesi quadra destra pH lo spazio è uguale a spazio meno spazio logaritmo spazio 1,10 alla potenza di meno 3 estremità del pH esponenziale spazio uguale a spazio 3 parentesi quadra sinistra OH alla potenza di meno parentesi quadra destra lo spazio è uguale allo spazio 1,10 alla potenza di meno 11 estremità dell'esponenziale pOH lo spazio è uguale allo spazio meno lo spazio logaritmo parentesi quadra sinistra OH alla potenza di meno parentesi quadra destra pOH spazio uguale a spazio meno spazio logaritmo spazio 1,10 alla potenza di meno 11 fine dell'esponenziale pOH spazio uguale a spazio 11

b) SBAGLIATO. Sebbene la concentrazione di H+ indicano che il pH della soluzione è 11, la concentrazione di ioni OH- è sbagliato, in quanto dovrebbe essere 3, poiché: pOH = 14 - pH.

parentesi quadra sinistra H alla potenza di più parentesi quadra destra lo spazio è uguale a spazio 1,10 alla potenza di meno 11 estremità del pH esponenziale spazio è uguale a spazio meno spazio logaritmo spazio parentesi quadra sinistra H alla potenza di più parentesi quadra destra pH spazio uguale a spazio meno spazio logaritmo spazio 1,10 alla potenza di meno 11 fine del pH esponenziale spazio uguale a spazio 11 parentesi quadra sinistra OH alla potenza di meno parentesi quadra destra lo spazio è uguale allo spazio 1,10 alla potenza di meno 7 estremità dell'esponenziale pOH lo spazio è uguale allo spazio meno lo spazio logaritmo parentesi quadra sinistra OH alla potenza di meno parentesi quadra destra pOH spazio uguale a spazio meno spazio logaritmo spazio 1,10 alla potenza di meno 7 estremità dell'esponenziale pOH spazio uguale a spazio 7

c) CORRETTO. pH = 11 e pOH = 3, poiché pH + pOH = 14.

parentesi quadra sinistra H alla potenza di più parentesi quadra destra lo spazio è uguale a spazio 1,10 alla potenza di meno 11 estremità del pH esponenziale spazio è uguale a spazio meno spazio logaritmo spazio parentesi quadra sinistra H alla potenza di più parentesi quadra destra pH spazio uguale a spazio meno spazio logaritmo spazio 1,10 alla potenza di meno 11 fine del pH esponenziale spazio uguale a spazio 11 parentesi quadra sinistra OH alla potenza di meno parentesi quadra destra lo spazio è uguale allo spazio 1,10 alla potenza di meno 3 estremità dell'esponenziale pOH lo spazio è uguale allo spazio meno lo spazio logaritmo parentesi quadra sinistra OH alla potenza di meno parentesi quadra destra pOH spazio uguale spazio meno spazio logaritmo spazio 1,10 alla potenza di meno 3 estremi dell'esponenziale pOH spazio uguale spazio 3

d) SBAGLIATO. Sebbene la concentrazione di H+ indicano che il pH della soluzione è 11, la concentrazione di ioni OH- è sbagliato, in quanto dovrebbe essere 3, poiché: pOH = 14 - pH.

parentesi quadra sinistra H alla potenza di più parentesi quadra destra lo spazio è uguale a spazio 1,10 alla potenza di meno 11 estremità del pH esponenziale spazio è uguale a spazio meno spazio logaritmo spazio parentesi quadra sinistra H alla potenza di più parentesi quadra destra pH spazio uguale a spazio meno spazio logaritmo spazio 1,10 alla potenza di meno 11 fine del pH esponenziale spazio uguale a spazio 11 parentesi quadra sinistra OH alla potenza di meno parentesi quadra destra lo spazio è uguale allo spazio 1,10 alla potenza di meno 11 estremità dell'esponenziale pOH lo spazio è uguale allo spazio meno lo spazio logaritmo parentesi quadra sinistra OH alla potenza di meno parentesi quadra destra pOH spazio uguale a spazio meno spazio logaritmo spazio 1,10 alla potenza di meno 11 fine dell'esponenziale pOH spazio uguale a spazio 11
3. (UFRGS) Quale delle seguenti soluzioni acquose ha il pH più alto?

a) 0,1 mol/L NaOH
b) NaCl 0,5 mol/L
c) H2SOLO4 1,0 mol/L
d) 1,0 mol/L di HCl
e) 0,2 mol/L KOH

Alternativa corretta: e) KOH 0,2 mol/L.

a) SBAGLIATO. La soluzione è basica in quanto il suo pH è maggiore di 7, ma non ha il pH più alto delle alternative.

spazio spazio spazio NaOH spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio arpione a destra su arpione a sinistra spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio Na alla potenza di più spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio più spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio OH alla potenza di meno 0 virgola 1 spazio mol diviso per retta L spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio 0 virgola 1 mol spazio diviso per retta L spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio 0 virgola 1 mol spazio diviso per retta L parentesi quadra sinistra OH alla potenza di meno parentesi quadra destra spazio uguale a spazio 0 virgola 1 spazio mol diviso per retta L spazio uguale a spazio 10 alla potenza di meno 1 spazio fine dell'esponenziale mol diviso per retta L pOH spazio spazio uguale a spazio meno spazio log spazio parentesi retta sinistra OH alla potenza della parentesi meno retta destra spazio pOH spazio spazio uguale a spazio meno spazio log spazio 10 alla potenza di meno 1 estremità dello spazio esponenziale pOH spazio spazio uguale spazio 1 pH spazio uguale spazio pOH spazio uguale spazio 14 pH spazio uguale spazio 14 spazio meno spazio pOH pH spazio uguale spazio 14 spazio meno spazio 1 pH spazio uguale allo spazio 13

b) SBAGLIATO. NaCl è un sale in quanto è il prodotto di una forte reazione acido-base. Pertanto, il suo pH è neutro.

HCl spazio più spazio NaOH spazio freccia destra spazio NaCl spazio più spazio H diritto con 2 pedice diritto O

c) SBAGLIATO. L'acido solforico è un acido forte, quindi il suo pH è basso.

spazio spazio spazio spazio H con 2 pedice SO con 4 pedice space space space space space space arpione a destra sopra arpione a sinistra spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio 2 diritto H alla potenza di più spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio più spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio SO con 4 pedice con 2 meno apice fine dell'apice spazio 1 virgola 0 spazio morbido diviso per L diritta spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio 2 virgola 0 spazio morbido diviso per L diritta spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio 1 virgola 0 spazio morbido diviso per L diritta parentesi quadra sinistra diritta H alla potenza di più parentesi destra spazio uguale spazio 2 virgola 0 mol spazio diviso per retta L spazio pH spazio spazio uguale spazio meno logaritmo spazio spazio parentesi quadra sinistra H alla potenza di più parentesi quadra destra spazio pH spazio spazio uguale a spazio meno spazio log spazio 2 spazio pH spazio spazio uguale a spazio 0 virgola 3

d) SBAGLIATO. L'acido cloridrico è un acido forte, quindi il suo pH è basso.

spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio HCl spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio arpione a destra sopra arpione a sinistra spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio diritto H alla potenza di più spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio più spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio Cl alla potenza di meno spazio 1 virgola 0 mol spazio diviso per L retta spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio 1 virgola 0 spazio morbido diviso per L retta spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio 1 virgola 0 spazio morbido diviso per L retta parentesi quadra sinistra H alla potenza di più parentesi quadra destra spazio uguale a spazio 1 virgola 0 mol spazio diviso per L diritta spazio pH spazio spazio uguale a spazio meno spazio logaritmo spazio parentesi quadra sinistra H alla potenza di più parentesi quadra destra spazio pH spazio spazio uguale a spazio meno spazio logaritmo spazio 1 spazio pH spazio lo spazio è uguale a 0 spazio

e) CORRETTO. La soluzione è basica in quanto il suo pH è maggiore di 7.

spazio spazio spazio KOH spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio arpione destra su arpione sinistro spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio dritto K alla potenza di più spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio più spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio OH alla potenza di meno 0 virgola 2 spazio morbido diviso per L retta spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio 0 virgola 2 spazio morbido diviso per L retta spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio spazio 0 virgola 2 mol spazio diviso per L retta parentesi quadra sinistra OH alla potenza meno parentesi destra spazio uguale spazio 0 virgola 2 mol spazio diviso per retta L spazio pOH spazio spazio uguale spazio meno logaritmo spazio spazio parentesi sinistra OH alla potenza del meno parentesi destra spazio pOH spazio spazio uguale a spazio meno spazio logaritmo spazio 0 virgola 2 spazio pOH spazio spazio uguale a spazio 0 virgola 7 pH spazio più spazio pOH spazio uguale spazio 14 pH spazio uguale spazio 14 spazio meno spazio pOH spazio uguale spazio 14 spazio meno spazio 0 virgola 7 pH spazio uguale spazio 13 virgola 3
Per ulteriori domande, con risoluzione commentata, assicurati di controllare:Esercizi su pH e pOH.
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