pH di un’acqua contenente CO2

La fonte più comune di acidità dell’acqua è dovuta alla quantità di biossido di carbonio in essa disciolta proveniente in gran parte dall’atmosfera.

E’ presente pertanto il seguente equilibrio tra l’anidride carbonica disciolta in acqua e quella presente allo stato gassoso nell’atmosfera:

CO2(g) ⇌ CO2(aq)

La quantità di CO2 disciolta nell’acqua può essere calcolata dalla legge di Henry per la quale KH = 3.38 · 10-2 mol/Latm e  [CO2(aq)] = KH · p CO2(g)

Poiché la quantità di CO2 è presente nell’atmosfera in ragione dello 0.0355 %

p CO2(g)  = 0.0355 · 1 atm/100 = 0.000355 atm

da cui [CO2(aq)] = KH · p CO2(g) = 3.38 · 10-2 mol/Latm · 0.000355 atm = 1.20 · 10-5 mol/L

L’anidride carbonica disciolta in acqua dà luogo alla formazione di acido carbonico secondo l’equilibrio:

CO2(aq) + H2O ⇌ H2CO3(aq) la cui costante vale 1.7 · 10-3  (1)

L’acido carbonico è un acido diprotico e il primo equilibrio di dissociazione è:

H2CO3(aq) ⇌ HCO3 (aq) + H+ per il quale Ka1 =2.5 · 10-4 (2)

Pertanto l’equilibrio

CO2(aq) + H2O ⇌ HCO3 + H+

È dato dalla somma dell’equilibrio (1) con l’equilibrio (2) la cui costante K è data dal prodotto delle due costanti:

K = (1.7 · 10-3)(2.5 · 10-4) = 4.3 · 10-7

L’espressione relativa alla costante di questo equilibrio è:

K= 4.3 · 10-7 = [HCO3][ H+]/[CO2]

Poiché all’equilibrio [HCO3]=[ H+] = x si ha

4.3 · 10-7 = (x)(x)/[CO2] = (x)(x)/ 1.20 · 10-5 mol/L

Si ha, risolvendo rispetto a x, che:

x = [H+] =2.3 · 10-6 M

da cui pH = 5.6

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Author: Chimicamo

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