Il pH di una soluzione riflette la sua concentrazione di ioni idrogeno (H⁺). In termini quotidiani, una soluzione con un acido forte, ovvero una soluzione che dona facilmente protoni, ha un pH inferiore ed è considerata più acida di una soluzione contenente una concentrazione comparabile di un acido debole.
Ad esempio, l'acido cloridrico (HCl) si dissocia completamente in acqua, dando un pH inferiore a quello di una concentrazione simile di acido acetico (aceto). Chimicamente, un acido non dissociato è scritto come HA e in soluzione esiste come H⁺ e A⁻ (la base coniugata). Gli acidi deboli come l'acido formico (HCOOH) si dissociano parzialmente, quindi tutte e tre le specie coesistono in proporzioni variabili.
L’entità della dissociazione, o ionizzazione, dipende dalla costante di dissociazione dell’acido (Ka). Di seguito descriviamo come determinare la percentuale di ionizzazione utilizzando il pH della soluzione.
Il pH è definito come -log₁₀[H⁺], dove [H⁺] è la molarità degli ioni idrogeno nella soluzione.
Esempio:per una soluzione di acido formico 0,10 M con pH=2,5, risolvi 2,5=-\log₁₀[H⁺].
Calcolo:[H⁺]=10^(–2,5)=3,16×10⁻³M (o 3,16mmolL⁻¹).
Per gli acidi forti, utilizzeresti l'espressione Ka completa:Ka=([H⁺][A⁻]) / ([HA] – [H⁺]). Tuttavia, per gli acidi deboli vale il presupposto [H⁺]≈[A⁻] e la differenza tra [HA] e [H⁺] è trascurabile.
Pertanto, è possibile utilizzare la concentrazione di acido iniziale come [HA]. Nell'esempio, [HA]=0,10M.
La percentuale di ionizzazione viene calcolata come ([H⁺] / [HA] ) × 100.
Per la nostra soluzione di acido formico:(3,16×10⁻³ M / 0,10 M) × 100 = 3,16%.
Pertanto, il 3,16% delle molecole di acido formico sono ionizzate a pH 2,5.
