Come calcolare la percentuale di ionizzazione dato il pH

Il pH di una soluzione è una misura degli ioni idrogeno, o protoni, presenti in quella soluzione. Poiché gli acidi sono donatori di protoni, in termini quotidiani, si può dire che una soluzione contenente un "acido forte" (cioè un acido con un'elevata propensione a donare i suoi protoni) è "più acida". UN soluzione costituita da una certa concentrazione del potente acido HCl, acido cloridrico, sarà "più acida" di una soluzione contenente una concentrazione simile di acido acetico, o semplice aceto. In termini chimici, questo è dovuto al fatto che il pH dell'acido cloridrico è più basso.

Puoi scrivere schematicamente un acido indissociato come HA, oppure puoi scrivere i suoi costituenti in soluzione come H+ (il protone) e A- (il coniugato dell'acido). Ad esempio, l'acido formico (trovato nel veleno delle formiche) è HCOOH, ma i suoi componenti sono H+ e COOH-. È importante sottolineare che quando questo acido relativamente debole si dissolve in soluzione, tutte e tre le molecole esistono in proporzioni variabili. La misura in cui un acido emette protoni è la misura in cui viene ionizzato, e questa è una funzione di una proprietà dell'acido nota come K

Puoi calcolare la percentuale di ionizzazione di un acido dato il suo pH nel seguente modo:

Il pH è definito come -log [H+], dove [H+] è la concentrazione di protoni in soluzione in moli per litro, cioè la sua molarità.

Se, ad esempio, hai una soluzione 0,1 M di acido formico con un pH di 2,5, puoi sostituire questo valore nell'equazione del pH:

2.5 = -log [H+]

[H+] = 1 ÷ 10^2.5 = 0,00316 M = 3,16 × 10^-3 mol/L = 3,16 mmol/L

Per acidi più forti, avrai bisogno del K_un dell'acido per risolvere l'equazione:

K_un = [H+][A-] ÷ ([HA] - [H+])

Come notato, puoi cercare il K_un valori di un certo numero di acidi comuni invece di calcolarli esplicitamente da soli.

Ma per gli acidi deboli, che sono presenti nella maggior parte di questi problemi, [H+] = [A-] e ([HA] - [H+]) è molto vicino a [HA]. Pertanto, si utilizza semplicemente la molarità della soluzione fornita per [HA], che in questo caso è 0,10.

Questo è [H+]/[HA] × 100, o per questa soluzione di acido formico,

(0.00316 ÷ 0.10) × 100

= 3.16 %