Calcolo del pH e del pOH di Soluzioni Acquose di Acidi Poliprotici e Basi Poliprotiche

PH DI SOLUZIONI ACQUOSE DI ACIDI POLIPROTICI E BASI POLIPROTICHE
Gli Acidi Poliprotici sono quegli Acidi che presentano, nella loro struttura molecolare, più di un Atomo di Idrogeno Acido, cioè più di un Catione H⁺ dissociabile, con tante Ka successive (associate ai relativi equilibri) quanti sono gli Idrogeni Acidi dissociabili. Ad esempio, l'Acido Fosforico H₃PO₄ è un Acido Poliprotico con tre Atomi di Idrogeno Acido dissociabili (Acido Triprotico) e, quindi, ha 3 Costanti di Dissociazione Acida:

H₃PO₄+H₂O⇌H₃O⁺+H₂PO₄⁻ (Acido Forte)
Ka₁=[H₃O⁺]·[H₂PO₄⁻]/[H₃PO₄]=7,52·10⁻³mol·l⁻¹ 

H₂PO₄⁻+H₂O⇌H₃O⁺+HPO₄²⁻ (Acido Debole)
Ka₂=[H₃O⁺]·[HPO₄²⁻]/[H₂PO₄⁻]=6,23·10⁻⁸mol·l⁻¹ 

HPO₄²⁻+H₂O⇌H₃O⁺+PO₄³⁻ (Acido Debole)
Ka₃=[H₃O⁺]·[PO₄³⁻]/[HPO₄²⁻]=2,2·10⁻¹³mol·l⁻¹

In generale, per un acido poliprotico HₙA, le n espressioni per le n Costanti di Dissociazione Acida sono:

Ka₁=[H₃O⁺]·[Hₙ₋₁A⁻]/[HₙA]
Ka₂=[H₃O⁺]·[Hₙ-₂A²⁻]/[Hₙ₋₁A⁻]...
Kaₙ=[H₃O⁺]·[Aⁿ⁻]/[HAⁿ⁻¹]

Sempre in generale, sia per gli Acidi Poliprotici Forti che per quelli Deboli, i valori delle costanti acide successive alla prima sono trascurabili (rispetto alla prima stessa); cioè gli acidi poliprotici si dissociano prevalentemente in prima istanza e si può considerare come Costante Acida Complessiva quella relativa alla prima dissociazione (Ka₁). Il pH, pertanto, andrà calcolato come pH=-log₁₀Ca (se l'Acido è forte e non diluito), pH=-log₁₀[Ca/2±√(Ca²+4Kw)/2] (se l'Acido è forte e diluito), pH=-log₁₀[-Ka/2±√(Ka²+4Ka·Ca)/2] (se l'acido è debole e non diluito) o, infine, come pH=-log₁₀[√(Ka·Ca)] (se l'acido è debole e diluito). Ovviamente il pOH come pOH=pKw-pH=14-pH.
Le Basi Poliprotiche sono quelle Basi che presentano, nella loro struttura molecolare, più di un Gruppo Basico Attivo, cioè più di un Anione Ossidrile (o altro anione/gruppo) accettore di un Protone (H⁺), con tante Kb successive (associate ai relativi equilibri) quanti sono i Gruppi Basici Attivi. Ad esempio, l'Idrossido di Calcio Ca(OH)₂ è una Base Poliprotica (Base Diprotica) e, quindi, ha 2 costanti di dissociazione basica:

Ca(OH)₂⇌Ca(OH)⁺+OH⁻ (Base Forte)
Kb₁=[OH⁻]·[Ca(OH)⁺]/[Ca(OH)₂]=4,3·10⁻¹mol·l⁻¹ 

Ca(OH)⁺⇌Ca²⁺+OH⁻ (Base più Debole)
Kb₂=[OH⁻]·[Ca²⁺]/[Ca(OH)⁺]=3,1·10⁻²mol·l⁻¹

In generale, per una base poliprotica B(OH)ₙ, le n espressioni per le n Costanti di Dissociazione Basica sono:

Kb₁=[OH⁻]·[B(OH)ₙ₋₁⁺]/[Bₙ(OH)ₙ]
Kb₂=[OH⁻]·[B(OH)ₙ₋₂²⁺]/[Bₙ(OH)ₙ₋₁⁺]
...
Kbₙ=[OH⁻]·[Bₙⁿ⁺]/[Bₙ(OH)ₙ₋₁⁺]

Sempre in generale, sia per le Basi Poliprotiche Forti che per quelle Deboli, i valori delle costanti basiche successive alla prima sono trascurabili (rispetto alla prima stessa); cioè le basi poliprotiche si dissociano prevalentemente in prima istanza e si può considerare come Costante Basica Complessiva quella relativa alla prima dissociazione (Kb₁). Il pOH, pertanto, andrà calcolato come pOH=-log₁₀Cb (se la Base è forte e non diluita), pOH=-log₁₀[Cb/2±√(Cb²+4Kw)/2] (se la Base è forte e diluita), pOH=-log₁₀[-Kb/2±√(Kb²+4Kb·Cb)/2] (se la base è debole e non diluita) o, infine, come pOH=-log₁₀[√(Kb·Cb)] (se la base è debole e diluita). Ovviamente il pH come pH=pKw-pOH=14-pOH.
#chimica #fisica #algebra #aritmetica
00:00 Introduzione
00:21 Acidi Poliprotici e Basi Poliprotiche
02:21 pH e pOH di Acidi Poliprotici
06:23 pOH e pH di Basi Poliprotiche
08:32 Conclusione