La ionizzazione dell'acqua: calcolo del pH e del pOH - WeSchool


Sappiamo bene che è buona regola evitare di usare il phon con i piedi bagnati, perché l’acqua è in grado di condurre la corrente e darci la scossa. Ciò non accade per l’acqua distillata, poiché essa non contiene elettroliti, ovvero ioni disciolti, in grado di far passare la corrente. In realtà l’acqua pura è in grado debolmente di condurre l’elettricità, fatto che segnala la presenza di ioni.





















Videolezione "Le soluzioni tampone e la titolazione acido base: spiegazione ed esempi"

























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Essa, infatti, subisce un processo chiamato 
autoionizzazione
 (o autoprotolisi) dell’acqua, che permette di liberare ioni idrogeno (H
+
) e ioni idrossido (OH
-
)*.


 


H
2
O ⇔ H
+ 
+ OH
-
  


La doppia freccia rappresenta l’equilibrio fra i reagenti e i prodotti. Questi ultimi si trovano in concentrazione di 10
-7
 M ciascuno, alla temperatura di 25°C. L’equilibrio è nettamente spostato verso i reagenti, ovvero l’acqua, come dimostrato dal valore della 
costante di equilibrio
 (
K
eq
)** per questa reazione.


K
eq
 = 1,8 ∙ 10
-16 
  


Essendo i due ioni nella stessa 
concentrazione
, l’acqua distillata, pur leggermente autoionizzata, si definisce neutra. L’aumento della concentrazione degli ioni H
+
 rende la soluzione acida, l’aumento degli OH
-
, invece, rende la soluzione basica.
  


Esiste quindi una scala di valori in grado di indicare la concentrazione di ioni H
+
 nella soluzione, ovvero il pH. Esso è il logaritmo negativo in base 10 della concentrazione degli ioni H
+
. Analoga è la definizione di pOH.
  


pH = - log
10
[H
+
]                                                pOH = - log
10
[OH
-
]
  


Poiché la concentrazione degli ioni H
+
 nell’acqua distillata è 10
-7 
M
  


una soluzione a
 pH = 7
 è 
neutra.


una soluzione a 
pH < 7
 è 
acida.


una soluzione a 
pH > 7
 è 
basica.
  


Essendo la concentrazione dell’acqua non ionizzata a 25°C costante (55,4M), è possibile calcolare il 
prodotto ionico dell’acqua
 (K
w
)
  


K
w
 = K
eq
 ∙ [H
2
O] = [H
+
] ∙ [OH
-
] = 1,8 ∙ 10
-16 
∙ 55,4 = 10
-14
  


Per 
proprietà dei logaritmi
 : 
- log
10
K
w
 = -log
10
[H
+
] + (- log
10
[OH
-
]) = 14  
⇒
 
 
pK
w
 = pH + pOH = 14


 


Questa scala di valori ha però dei confini, legati alla relazione fra pH e pOH. 
  


pH = 0, quando la concentrazione di H
+
 in soluzione è 1M, e la concentrazione di OH
-
 è 10
-14
M


 


pH = 14, quando la concentrazione di H
+
 in soluzione è 10
-14
M, e la concentrazione di OH
-
 è 1M


 




 


 


 


 


 


Un esercizio svolto riguardo questo argomento può essere trovato 
qui
.


note


*
 Questa definizione è una semplificazione: in realtà la reazione libera ioni idrossonio H
3
O
+
, al posto di ioni H
+
, che infatti reagiscono con un’ulteriore molecola d’acqua. Il pH quindi sarebbe riferito alla concentrazione degli H
3
O
+
.


**La costante di equilibrio (K
eq
) di una reazione chimica A + B → C + D si definisce come il prodotto della concentrazione dei prodotti diviso il prodotto della concentrazione dei reagenti:


               


 


Quando il suo valore è molto piccolo l’equilibrio della reazione è spostato verso i reagenti, al contrario se è molto grande c’è un accumulo di prodotti.

