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 Il  pH  delle  soluzioni  acquose
(del prof.Augusto Biasotti)

Nell’acqua una molecola su  555.000.000 di molecole è dissociata secondo la reazione:

H₂O         H⁺  +  OH^-  .

Dai dati sperimentali risulta che il prodotto della concentrazione degli ioni H⁺  in moli/L   per la concentrazione degli ioni OH^-  in moli/ L   è    1,0 x 10^-14  .                  

[….] =  concentrazione in moli/L  o   M (molarità)

[ H⁺ ] x [ OH^- ]  =  1,0 x 10^-14  =   Kw  :  prodotto ionico dell’acqua, costante alla  temperatura di 20°C.

Dalla  reazione  H₂O       H⁺  +  OH^-    risulta che una molecola d’acqua, dissociandosi, produce contemporaneamente uno ione H⁺  e uno  ione OH^- ,  pertanto il numero di ioni H⁺  è uguale  al numero di ioni OH^- , ovviamente,   anche la concentrazione molare degli ioni idrogeno è uguale alla concentrazione degli ioni ossidrile.

[ H⁺ ] = [ OH^- ]   sostituendo  nella formula del prodotto ionico dell’acqua  [ OH^- ]   con   [ H⁺ ]   risulta:

[ H⁺ ] x [ H⁺ ] =  1,0 x 10^-14  ,              [ H⁺ ] ²  =  1,0 x 10^-14   ,       
[ H ⁺ ] =  1,0 x 10 ^{- 7}   moli/L
anche   [ OH ^- ] sarà   1,0 x 10 ^{– 7}  moli/L .

 Per non riportare la concentrazione, nelle soluzioni, degli ioni  H⁺   con una potenza con esponente negativo è stato introdotto il concetto di  pH , definito come:  - log ₁₀ [ H⁺ ]  ; 
in termini  più  semplici,  quando la concentrazione si  può  esprimere come potenza di 10, il  pH  può essere definito come  l’esponente cambiato di  segno della potenza di base 10 che indica la concentrazione in  moli/L  dello ione H⁺ .        

L’acqua  pura,  pertanto,  ha  pH  uguale  a  7.

Il valore di   pH = 7 , in cui la concentrazione in moli/L  degli ioni H⁺  è uguale alla concentrazione degli ioni  OH^- rappresenta  la situazione di neutralità, ossia soluzione acquosa né acida né basica.

 è stato dimostrato sperimentalmente che il prodotto ionico dell’acqua,  Kw , resta costante, a temperatura costante, anche quando in soluzione acquosa è presente un acido  o una  base.

Es. in una soluzione 0,01 molare di HCl  (acido forte) la concentrazione degli ioni  H⁺  è  di  0,001 moli/L 

HCl            H+     +       Cl -     1 mole                   1 mole    +       1 mole	[H+ ] = 1 x 10- 2  moli/L
[ H+ ] x [ OH- ]  =  1,0 x  10-14         ,          [ OH- ]  =      =   1 x 10 - 12

Sulla base della definizione data sopra il  pH della soluzione di  HCl   0,01 M  è  2.

L’aggiunta di un acido all’acqua comporta un incremento della concentrazione degli ioni  H⁺  liberi  e parallelamente una diminuzione degli ioni OH^-   ,     10^-2  >  10^-12 ,  soluzione fortemente acida.

Es. in una soluzione acquosa  0,1 molare di  NaOH  (base forte ) la concentrazione degli ioni OH^-  è  0,1 moli/L

NaOH           Na+   +      OH -         1 mole                    1 mole   +      1 mole	[ OH- ]  =  1 x 10-1 moli/L
[ H+ ] =  =  1 x 10-13  ,      il  pH   della soluzione di NaOH   0,1 M   è   13.

                                                 
L’aggiunta di una base comporta un aumento degli ioni  OH^-  liberi e parallelamente una diminuzione degli  H⁺ ,   10^-1  >  10^-13 , soluzione  fortemente  basica..