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pH di una soluzione di carbonato di sodio

Come si calcola il pH di una soluzione di carbonato di sodio

Calcolare il pH di una soluzione di carbonato di sodio Na2CO3 0,1 M, note le costanti di dissociazione dell'acido carbonico.

Svolgimento

I sali di acidi poliprotici in soluzione acquosa danno luogo ad anioni polivalenti i quali possono subire diversi equilibri d'idrolisi ognuno dei quali è caratterizzato da un preciso valore della costante di idrolisi.

Il primo equilibrio di idrolisi normalmente è il più importante, poichè essendo caratterizzato da un valore elevato della costante idrolitica, dà luogo alla forma "associata" più stabile.

Lo ione carbonato CO32-, presenta due equilibri d'idrolisi a carattere basico e precisamente:

CO32- + H2O <= => HCO3- + OH-

HCO3- + H2O <= => H2CO3 + OH-

Poichè l'equilibrio più spostato a destra è il primo, il pH della soluzione viene calcolato dal relativo valore della costante di equilibrio.

Poichè per l'acido carbonico vale:

Ka2 = 4,4 · 10-11

per la reazione:

CO32- + H2O <= => HCO3- + OH-

si ha:

Kb1 = 10-14 / (4,4 · 10-11) = 2,27 · 10-4

Tenendo presente l'equilibrio idrolitico dello ione CO32- si ha:

Kb1 = [HCO3-] · [OH-] / [CO32-]

da cui, poichè:

[HCO3-] = [OH-]

si ha:

Kb1 = [OH-]2 / [CO32-]

ovvero:

[OH-] = radq (Kb1 · Cs) = radq (2,27 · 10-4 · 0,1) = 4,76 · 10-3 mol/l

in cui Cs = [CO32-] = 0,1 M

Applicando la formula per il calcolo del pOH, si ha:

pOH = - log [OH-] = - log (4,76 · 10-3 ) = 2,32

ricordando che pH + pOH = 14, si ha infine:

pH = 14 - pOH = 14 - 2,32 = 11,68

Pertanto il pH della soluzione è 11,68 (pH basico).

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