15.8
In una miscela di un acido forte e di un acido debole, l'acido forte si dissocia completamente e aumenta significativamente la concentrazione di ioni idronio, mentre l'acido debole si dissocia solo parzialmente. Allo stesso modo, in una miscela di due acidi deboli, l'acido che è relativamente più forte produce più ioni idronio rispetto all'acido più debole. In entrambi i casi, la dissociazione dell'acido più debole, viene sospesa quando è in presenza di un acido più forte.
Il principio di Le Châtelier spiega che, la formazione di ioni idronio da parte dell'acido più forte sposta l'equilibrio verso i reagenti, riducendo così la dissociazione dell'acido debole. Pertanto, il pH di una miscela di acidi è determinato prevalentemente dalla concentrazione dell'acido più forte. Per esempio, in una miscela che contiene acido cloridrico 0, 15 molare e acido cianidrico 0, 30 molare, l'acido cloridrico un acido forte produce una concentrazione di ioni idronio 0, 15 molare.
Al contrario, l'acido cianidrico un acido debole si dissocia solo parzialmente. La concentrazione di ioni idronio prodotti dall'acido cianidrico può essere calcolata dalla sua costante di dissociazione acida, Ka, e da una tabella ICE. La concentrazione iniziale di ioni idronio è uguale alla concentrazione iniziale di acido cloridrico, 0, 15 molare, e la concentrazione iniziale di ioni cianuro è zero.
La variazione della concentrazione di ioni idronio e ioni cianuro è indicata con x. Poiché x è un numero relativamente piccolo, 0, 30 meno x può essere approssimato a 0, 30, e 0, 15 più x può essere approssimato a 0, 15, usando la regola del 5 percento. Il valore della Ka per l'acido cianidrico è 4, 9 10⁻¹⁰, ed è uguale alla concentrazione di ioni idronio moltiplicata per la concentrazione di ioni cianuro divisa per la concentrazione di acido cianidrico.
Sostituendo i valori della tabella ICE nell'espressione Ka si ottiene la concentrazione di ioni idronio prodotti dall'acido cianidrico, la quale è trascurabile rispetto alla concentrazione di ioni idronio prodotti dall'acido cloridrico. Il pH può essere calcolato prendendo il log negativo della concentrazione di ioni idronio 0, 15 molare. Pertanto, il pH della miscela è determinato esclusivamente dalla concentrazione dell'acido cloridrico, ossia dell'acido forte.
Allo stesso modo, il pH di una miscela di due acidi deboli, presenti in quantità uguali, sarà determinato principalmente dalla concentrazione dell'acido relativamente più forte. Per esempio, in una miscela di acido fluoridrico e acido cianidrico, l'acido fluoridrico sarà il principale determinante del pH della miscela, poiché ha un Ka di 3, 5 10⁻⁴, che è quasi un milione di volte superiore alla Ka dell'acido cianidrico.
Il pH di una soluzione contenente un acido può essere determinato utilizzando la sua costante di dissociazione acida e la sua concentrazione iniziale. Se una soluzione contiene due acidi diversi, il suo pH può essere determinato utilizzando diversi metodi a seconda della forza relativa degli acidi e delle loro costanti di dissociazione.
Una miscela di un acido forte e un acido debole
In una miscela di un acido forte e un acido debole, l'acido forte si dissocia completamente e diventa una fonte di quasi tutti gli ioni idronio presenti nella soluzione. Al contrario, l'acido debole mostra una dissociazione parziale e produce una concentrazione trascurabile di ioni idronio. L'elevata concentrazione di ioni idronio prodotti dall'acido forte riduce ulteriormente la dissociazione dell'acido debole. Ciò accade perché, secondo il principio di Le Chatelier: “Quando un sistema chimico in equilibrio è disturbato, il sistema si sposta in una direzione che minimizza il disturbo”. Gli ioni idronio in eccesso prodotti dall'acido forte disturbano l'equilibrio, e quindi la reazione si muoverà nella direzione opposta finché non viene stabilito l'equilibrio. Ciò porta ad una diminuzione della dissociazione dell'acido debole. A causa di questa diminuzione, il pH di una miscela di un acido forte e di un acido debole può essere calcolato solo dalla concentrazione dell'acido forte. Ad esempio, il pH di una miscela con una uguale concentrazione di acido cloridrico (HCl), un acido forte, e acido formico (HCHO_2), un acido debole, può essere determinato solo dalla concentrazione di HCl. Se la concentrazione dell'HCl nella miscela è 0,0020 M, il suo pH può essere calcolato come segue.

Qui, la concentrazione di ioni idronio prodotti da HCHO_2 e l'autoionizzazione dell'acqua è trascurabile e quindi può essere ignorata.
Una miscela di due acidi deboli con diverse costanti di dissociazione
In una miscela di due acidi deboli, il pH di una miscela sarà determinato dall'acido più forte se la sua costante di dissociazione è significativamente più alta di quella dell'acido più debole. Ad esempio, in una miscela con una uguale concentrazione di acido nitroso (HNO_2) e acido ipocloroso (HClO), l'HNO_2 sarà il principale determinante del pH della miscela poiché la sua K_a (4,6 × 10^−4) è circa 10.000 volte superiore al K_a (2,9 × 10^−8) di HClO. Secondo il principio di Le Chatelier, l’HClO mostra una minore dissociazione in presenza di HNO_2.
In una miscela di un acido forte e di un acido debole, l'acido forte si dissocia completamente e aumenta significativamente la concentrazione di ioni idronio, mentre l'acido debole si dissocia solo parzialmente. Allo stesso modo, in una miscela di due acidi deboli, l'acido che è relativamente più forte produce più ioni idronio rispetto all'acido più debole. In entrambi i casi, la dissociazione dell'acido più debole, viene sospesa quando è in presenza di un acido più forte.
Il principio di Le Châtelier spiega che, la formazione di ioni idronio da parte dell'acido più forte sposta l'equilibrio verso i reagenti, riducendo così la dissociazione dell'acido debole. Pertanto, il pH di una miscela di acidi è determinato prevalentemente dalla concentrazione dell'acido più forte. Per esempio, in una miscela che contiene acido cloridrico 0, 15 molare e acido cianidrico 0, 30 molare, l'acido cloridrico un acido forte produce una concentrazione di ioni idronio 0, 15 molare.
Al contrario, l'acido cianidrico un acido debole si dissocia solo parzialmente. La concentrazione di ioni idronio prodotti dall'acido cianidrico può essere calcolata dalla sua costante di dissociazione acida, Ka, e da una tabella ICE. La concentrazione iniziale di ioni idronio è uguale alla concentrazione iniziale di acido cloridrico, 0, 15 molare, e la concentrazione iniziale di ioni cianuro è zero.
La variazione della concentrazione di ioni idronio e ioni cianuro è indicata con x. Poiché x è un numero relativamente piccolo, 0, 30 meno x può essere approssimato a 0, 30, e 0, 15 più x può essere approssimato a 0, 15, usando la regola del 5 percento. Il valore della Ka per l'acido cianidrico è 4, 9 10⁻¹⁰, ed è uguale alla concentrazione di ioni idronio moltiplicata per la concentrazione di ioni cianuro divisa per la concentrazione di acido cianidrico.
Sostituendo i valori della tabella ICE nell'espressione Ka si ottiene la concentrazione di ioni idronio prodotti dall'acido cianidrico, la quale è trascurabile rispetto alla concentrazione di ioni idronio prodotti dall'acido cloridrico. Il pH può essere calcolato prendendo il log negativo della concentrazione di ioni idronio 0, 15 molare. Pertanto, il pH della miscela è determinato esclusivamente dalla concentrazione dell'acido cloridrico, ossia dell'acido forte.
Allo stesso modo, il pH di una miscela di due acidi deboli, presenti in quantità uguali, sarà determinato principalmente dalla concentrazione dell'acido relativamente più forte. Per esempio, in una miscela di acido fluoridrico e acido cianidrico, l'acido fluoridrico sarà il principale determinante del pH della miscela, poiché ha un Ka di 3, 5 10⁻⁴, che è quasi un milione di volte superiore alla Ka dell'acido cianidrico.
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