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pH

pH e pOH: teoria e spiegazione

Vuoi sapere che cosa sono il pH e il pOH?

Vuoi sapere quando il pH si definisce acido, neutro o basico?

Se si continua con la lettura dell'articolo.

In questa sezione infatti ci occuperemo di pH e pOH. Ma non solo .... vedremo come pH e pOH sono definiti, quale relazione matematica esiste tra pH e pOH, quando il pH si definisce acido, neutro o basico e quali valori assume la scala del pH.

Trattando soluzioni acquose, le concentrazioni degli ioni H+ e degli ioni OH in essa presenti sono espresse da valori molto piccoli; da un punto di vista pratico è quindi conveniente utilizzare un operatore matematico che permetta di operare con numeri più semplici.

Tale operatore è il pH (si legga pi-acca).

In altre parole l'operatore pH serve a trasformare un valore molto piccolo (quello della concentrazione degli ioni H+ in soluzione acquosa) in un numero più semplice.

Stessa cosa vale per il pOH che invece trasforma in un numero più semplice la concentrazione degli ioni OH presente nella soluzione acquosa.

Definizione di pH

Si definisce pH il logaritmo decimale negativo della concentrazione degli ioni H+:

pH

In altre parole, per determinare il pH di una soluzione bisogna cambiare di segno (da qui il segno - presente nell'operazione) il valore del logaritmo (in base 10) della concentrazione degli ioni H+ presenti nella soluzione acquosa.

Per rendere più chiare le idee svolgiamo il seguente esercizio: si determini il pH di una soluzione la cui concentrazione [H+] è pari a 10-5 mol/L.

Svolgimento dell'esercizio

Come detto in precedenza il pH viene calcolato con la seguente formula:

pH = - log [H+]

Sostituendo il dato in nostro possesso si ha che:

pH = - log 10-5 = 5

Pertanto il pH della soluzione è 5.

Definizione di pOH

In modo del tutto analogo si può definire il pOH:

si definisce pOH il logaritmo decimale negativo della concentrazione degli ioni OH:

pOH

In altre parole, per determinare il pOH di una soluzione bisogna cambiare di segno (da qui il segno - presente nell'operazione) il valore del logaritmo in base 10 della concentrazione degli ioni OH presenti nella soluzione acquosa.

A 25°C essendo:

prodotto ionico della acqua

(al riguardo si veda: prodotto ionico dell'acqua):

in base alle proprietà dei logaritmi, si ha:

pH pOH

Pertanto la somma tra pH e pOH vale sempre 14.

Scala del pH

La scala del pH è compresa tra 0 e 14. In base al valore del pH una soluzione può essere:

Basica

Se il pH è maggiore di 7 (pH basico).

In questo caso:

[H+] < 10-7 mol/L

e

[OH] > 10-7 mol/L

Neutra

Se il pH è uguale a 7 (pH neutro).

In questo caso:

[H+] = [OH] = 10-7 mol/L

Acida

Se il pH è minore di 7 (pH acido).

In questo caso:

[H+] > 10-7 mol/L

e

[OH] < 10-7 mol/L

Ma in tutti i casi valgono (a 25°C) le seguenti relazioni:

prodotto ionico della acqua

e

pH pOH

scala pH

Sintetizziamo quanto detto fino ad ora nella seguente tabella:

ph

In realtà il pH può assumere anche valori superiori a 14 o negativi. Si tratta comunque di casi molto rari nei quali le concentrazioni degli ioni H+ sono eccezionalmente basse o elevate.

Il pH può essere rilevato anche con l'opportuno uso di biosensori.

Riassumendo,

il pH:

è il logaritmo decimale negativo della concentrazione degli ioni H+;

si calcola con la seguente formula: pH = - log [H+]

il pOH:

è il logaritmo decimale negativo della concentrazione degli ioni OH;

si calcola con la seguente formula: pOH = - log [OH]

Inoltre vale la seguente relazione:

pH + pOH = 14

Esercizio di approfondimento:

Una soluzione acquosa presenta [H+] = 10-9 mol/L.

Si determini:

il pH, il pOH e [OH].

Svolgimento dell'esercizio

1) Calcoliamo il pH:

pH = - log [H+] = pH = - log 10-9 = 9

2) Calcoliamo il pOH:

pH + pOH = 14

Da cui:

pOH = 14 - pH = 14 - 9 = 5

3) determiniamo [OH].

Ricordando che:

[H+] · [OH] = 10-14

si ha che:

[OH] = 10-14 / [H+]

da cui:

[OH] = 10-14 / 10-9 = 10-5 mol/L

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