3.7: Miscela di acidi

Il pH di una soluzione contenente un acido può essere determinato utilizzando la sua costante di dissociazione acida e la concentrazione iniziale. Se una soluzione contiene due acidi diversi, il suo pH può essere determinato utilizzando uno dei diversi metodi a seconda della forza relativa degli acidi e delle loro costanti di dissociazione.

In una miscela di acidi forti e deboli, 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. Secondo il principio di Le Chatelier, ciò accade: “Quando un sistema chimico in equilibrio viene 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 fino a quando 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 acido forte e 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 (HCHO2), 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.

pH = -log(0,002) = 2,7

Qui, la concentrazione di ioni idronio prodotti da HCHO2 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 (HNO2) e acido ipocloroso (HClO), l'HNO2 sarà il principale determinante del pH della miscela poiché la sua Ka (4,6 × 10−4) è circa 10.000 volte superiore al Ka (2,9 × 10−8) di HClO. Secondo il principio di Le Chatelier, l’HClO mostra una minore dissociazione in presenza di HNO2.

In una miscela di acido forte e debole, l'acido forte si dissocia completamente, aumentando significativamente la concentrazione di ioni H₃O⁺, mentre l'acido debole si dissocia solo parzialmente.

Il principio di Le Châtelier spiega che l'acido più forte sopprime la dissociazione dell'acido più debole spostando l'equilibrio verso i reagenti.

Si consideri una miscela di 0,15 M HCl e 0,30 M HCN. L'acido forte produce una concentrazione di H₃O⁺ di 0,15 M, rendendo trascurabile la concentrazione di H₃O⁺ dell'acido debole.

Quindi, il pH in una miscela di acidi è prevalentemente dettato dalla concentrazione dell'acido forte.

Allo stesso modo, quando è presente una miscela di due acidi deboli di quantità uguali, l'acido relativamente più forte è il principale determinante del pH.

Ad esempio, in una miscela di HF e HCN, l'HF sarà il principale determinante del pH della miscela, poiché ha un K_a di 3,5 × 10⁻⁴ che è quasi un milione di volte superiore al K_a dell'acido cianidrico.