Gli acidi sono profondamente coinvolti in innumerevoli processi biologici, geologici e tecnologici. I batteri producono acido lattico che preserva il cibo, gli acidi del suolo rilasciano nutrienti dai fertilizzanti a base di roccia e gli acidi nelle batterie portano a reazioni che generano energia elettrica. L'acido cloridrico, spesso abbreviato in HCl, è un esempio comune di acido forte e si possono ottenere valori specifici di pH attraverso miscele di acido cloridrico e acqua.

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L'aggiunta di acido cloridrico all'acqua abbassa il pH dell'acqua ad un valore inferiore a 7.0 e produce una soluzione acida.

Acidità di misurazione

La scala del pH, che tipicamente varia da 0 a 14, misura la concentrazione di ioni idrogeno in una sostanza. Gli acidi hanno valori di pH inferiori a 7, le basi hanno valori di pH superiori a 7 e un valore di pH di 7.0 è il punto neutro. La scala del pH è negativa e logaritmica, il che significa che un aumento del fattore 10 della concentrazione di ioni idrogeno corrisponde a una diminuzione di un'unità sulla scala del pH. L'aggiunta di una sostanza acida all'acqua riduce il pH complessivo della soluzione.

Molecole rotte, ioni liberi

Quando un acido viene aggiunto all'acqua, le molecole dell'acido si separano in ioni singoli in un processo noto come dissociazione. Una molecola di acido cloridrico, per esempio, è composta da un atomo di idrogeno e un atomo di cloro. Quando queste molecole si dissolvono in acqua, si separano in uno ione idrogeno caricato positivamente e uno ione cloro caricato negativamente. Ciò porta ad una maggiore concentrazione di ioni idrogeno e quindi a un pH più basso. L'acido cloridrico è classificato come acido "forte", il che significa che praticamente tutte le molecole si dissociano. Molti altri acidi - come l'acido acetico, comunemente indicato come aceto - sono classificati come acidi "deboli". Solo alcune delle molecole di acidi deboli si dissociano quando vengono aggiunte all'acqua.

Un acido estremo

L'acido cloridrico puro ha un pH teorico pari a zero - in altre parole, è estremamente acido. In situazioni pratiche, tuttavia, l'acido cloridrico esiste solo come sostanza diluita. Di conseguenza, il pH efficace dell'acido cloridrico dipende dal grado di diluizione. Poiché il pH dell'acido cloridrico è così basso, si verificano grandi variazioni del pH anche quando piccole quantità vengono aggiunte a una soluzione neutra come l'acqua. Un esempio di acido cloridrico diluito è l'acido dello stomaco umano, che ha un valore pH intorno a 3.

Previsione del pH

Il grado di variazione del pH che si verifica quando si aggiungono acidi forti come l'acido cloridrico l'acqua corrisponde direttamente al fattore di diluizione, poiché tutte le molecole acide rilasciano uno ione idrogeno. Poiché la scala del pH segue una relazione logaritmica, una diluizione fattore-di-dieci corrisponde a un cambiamento di pH di una unità. Ad esempio, 1 millilitro di acido cloridrico aggiunto a 10 millilitri di acqua a pH neutro determina una diminuzione della concentrazione di ioni idrogeno di un fattore di dieci. Pertanto, il pH della soluzione finale sarà di un'unità superiore al pH dell'acido cloridrico originale. Se si aggiunge 1 millilitro di acido cloridrico a 100 millilitri di acqua, la concentrazione di ioni idrogeno diminuisce di due fattori di dieci e il pH aumenta di due unità.