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Carbonato di sodio: calcolo del pH

  |   Chimica, Stechiometria

Icarbonato di sodio è un sale solubile in acqua derivante dall’acido carbonico che, derivando da un acido debole e da una base forte, dà idrolisi basica.

Il carbonato di sodio in acqua idrolizza secondo gli equilibri:

CO32- + H2O ⇌ HCO3 + OH–  (1)

HCO3 + H2O ⇌ H2CO3 + OH (2)

Costanti di equilibrio

Le costanti acide dell’acido carbonico sono rispettivamente Ka1 = 4.45 · 10-7; Ka2 = 4.84· 10-11

La costante di idrolisi relativa all’equilibrio (1) è data da:

Kb2 = Kw/Ka2 = 10-14/4.84· 10-11 = 2.07 · 10-4

L’espressione della Kb2 è data da:

Kb2= [HCO3][OH]/[ CO32-]

La costante di idrolisi relativa all’equilibrio (2) è data da:

Kb1 = Kw/Ka1 = 10-14/4.45 · 10-7= 2.25 · 10-8

L’espressione della Kb1 è data da:

Kb1= [H2CO3][OH]/[ HCO3]

Poiché il valore della Kb2 è molto maggiore rispetto a quello della Kb1 si può considerare che l’equilibrio (1) sia molto spostato a destra e sia quello prevalente

Determinazione del pH

Calcolare il pH di una soluzione 0.150 M di carbonato di sodio

 

Costruiamo una I.C.E. chart

 

CO32- H2O HCO3 OH– 
Stato iniziale 0.150 // //
Variazione -x +x +x
All’equilibrio 0.150+x x x

Sostituendo questi valori nell’espressione della Kb2 si ha:

Kb2 = 2.07 · 10-4 = (x)(x)/ 0.150-x

Trascurando la x sottrattiva al denominatore:

2.07 · 10-4 = (x)(x)/ 0.150

Da cui x = [OH] = √2.07 · 10-4 ·0.150 = 5.57 · 10-3 M

Ovvero pOH = – log 5.57 · 10-3 = 2.25

pH = 14 – 2.25 = 11.8