15.11: Determinazione del pH delle soluzioni saline

Il pH di una soluzione salina è determinato dai suoi anioni e formazioni componenti. I sali che contengono anioni neutri dal pH e i uraci che producono ioni di idronio formano una soluzione con un pH inferiore a 7. Ad esempio, nella soluzione di nitrato di ammonio (NH₄NO_3),NO₃⁻ gli ioni non reagiscono con l’acqua mentre gli ioni NH₄⁺ producono gli ioni di idronio con conseguente soluzione acida.  Al contrario, i sali che contengono formazioni neutre in pH e gli anioni che producono ioni idrossido formano una soluzione con un pH maggiore di 7. Ad esempio, nella soluzione di fluoruro di sodio (NaF), il Na⁺ è neutro dal pH ma il F^– produce gli ioni idrossido e forma la soluzione di base. Le controioni di un acido o di una base forte sono neutre in pH e i sali formati da tali controioni formano una soluzione neutra con un pH uguale a 7. Ad esempio, in KBr, la^catione K + è inerte e non influisce sul pH. Lo ione bromuro è la base coniugata di un acido forte, e quindi è di forza di base trascurabile (nessuna ionizzazione di base apprezzabile). La soluzione è neutra.

Alcuni sali contengono sia un catione acido che un anione di base. L’acidità o la basicità globale di una soluzione è determinata dalla forza relativa del catione e dell’anione, che può essere confrontata utilizzando K_a e K_b. Per esempio, in NH₄F, lo ione NH₄⁺ è acido e lo ione F⁻ è fondamentale (base coniugata dell’acido debole HF). Confrontando le due costanti di ionizzazione: K_{a di} NH₄+^è 5,6 × 10⁻¹⁰ e il K_b di F −^è 1,6 × 10⁻¹¹, quindi la soluzione è acida, poiché K_a > K_b.

Calcolo del pH di una soluzione di sale acido

L’anilina è un’ammina che viene utilizzata per produrre coloranti. È isolato come cloruro di anilinio, [C₆H₅NH₃⁺]Cl, un sale preparato dalla reazione dell’anilina di base debole e dell’acido cloridrico. Qual è il pH di una soluzione da 0,233 M di cloruro di anilinio?

Il K_a per lo ione anilinio deriva dal K_{b per} la sua base coniugata, l’anilina:

Utilizzando le informazioni fornite, viene preparata una tabella ICE per questo sistema:

Sostituendo questi termini di concentrazione di equilibrio nel K_{un’espressione} dà

Supponendo x << 0,233, l'equazione è semplificata e risolta per x:

La tabella ICE definisce x come la molarità ionico dell’idronio, e quindi il pH è calcolato come

Idrolisi di [Al(H₂O)₆]³⁺

Calcola il pH di una soluzione da 0,10 M di cloruro di alluminio, che si dissolve completamente per dare allo ione di alluminio idratato [Al(H₂O)₆]^{3 +} in soluzione.

L’equazione per la reazione e K_a sono:

Una tabella ICE con le informazioni fornite è

Sostituendo le espressioni per le concentrazioni di equilibrio nell’equazione con le rese costanti di ionizzazione:

Supponendo x << 0,10 e risolvendo l'equazione semplificata si ottiene:

La tabella ICE ha definito x come uguale alla concentrazione di ioni idronio, e quindi il pH è calcolato come 2,92, e la soluzione è acida.

Questo testo è adattato da Openstax, Chimica 2e, Sezione 14.4: Idrolisi dei Sali.