Equilibri acido-base in soluzione acquosa: il pH

L'acqua è parzialmente dissociata secondo l'equilibrio: H₂OD H⁺ + OH^-

La legge d'azione di massa stabilisce che in un equilibrio chimico é costante (a temperatura costante) il rapporto tra le concentrazioni dei reagenti (ognuno elevato al suo coeficiente di reazione) e quelle dei prodotti di reazione (ognuno elevato al suo coeficiente di reazione).

Si dovrebbe scrivere K_w = [H⁺] [OH^-]/[H₂O].

Le parentesi quadre si leggono per concentrazione in grammo-ioni/litro o in equivalenti .

Poiché la dissociazione dell'acqua é assai bassa la concentrazione della specie chimica  H₂O rimane sensibilmente costante e si ingloba nella costante K_w . Si considera soltanto il prodotto tra le concentrazioni dei due ioni noto come prodotto ionico dell'acqua (K_w), che a 25°C vale: K_w = [H⁺] [OH^-] = 10^-14

Le parentesi quadre stanno per concentrazione in grammo-ioni/litro o in grammo-equivalenti /litro

Questa relazione stabilisce che il prodotto della concentrazione degli ioni idrogeno per la concentrazione degli ioni ossidrili deve rimanere costante, pari a 10^-14.
Se si aggiunge all'acqua una sostanza che fa aumentare la [H⁺] (ad esempio un acido), la [OH^-] diminuisce in misura tale da mantenere costante il prodotto [H⁺] [OH^-].
Accade esattamente il contrario, se si aggiunge una sostanza (ad esempio una base) che fa aumentare la [OH^-].

Il prodotto ionico dell'acqua indica anche che nell'acqua "pura" (neutra) la [H⁺] è uguale alla [OH^-]. Poiché il prodotto di queste due concentrazioni è 10^-14, risulterà che:

• Quando la [H⁺] è maggiore di 10^-7, si parla di soluzione acida.

• Quando la [H⁺] è minore di 10^-7, si parla di soluzione basica.

Per motivi di praticità, ovvero per evitare di esprimersi in termini di numeri estremamente piccoli o di potenze di 10, è stato introdotto l'uso di una scala logaritmica per definire la [H⁺], ovvero:

Analogamente, si può definire il pOH come:

E dovrà pertanto risultare:

Quando in una soluzione la [H⁺] è > 10^-7, il pH è minore di 7 e la soluzione si dice acida;
quando invece la [H⁺] è < 10^-7, il pH è maggiore di 7 e la soluzione si dice basica (o, secondo una vecchia terminologia, alcalina). Se il pH è uguale a 7 la soluzione si dice neutra.

Grammo-ione é il peso dello ione espresso in grammi.

Grammo-equivalente è il peso equivalente della specie chimica espresso in grammi

Il logaritmo di un numero su una certa base é l'esponente che bisogna dare alla base per ottenere il numero. Se la base é 10 il logaritmo si dice decimale.