Acidi, basi e la scala del pH

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Acidi, basi e la scala del pH

Cosa significa che una soluzione è acida o basica (alcalina)?

Tutto ha a che fare con gli ioni idrogeno (abbreviato con il simbolo chimico H+). Nell’acqua (H2O), un piccolo numero di molecole si dissocia (si divide). Alcune molecole d’acqua perdono un idrogeno e diventano ioni idrossido (OH-). Gli ioni idrogeno “persi” si uniscono alle molecole d’acqua per formare ioni idronio (H3O+). Per semplicità, gli ioni idronio sono indicati come ioni idrogeno H+. Nell’acqua pura, c’è un numero uguale di ioni idrogeno e di ioni idrossido. La soluzione non è né acida né basica.

Un acido è una sostanza che dona ioni idrogeno. A causa di questo, quando un acido è dissolto in acqua, l’equilibrio tra ioni idrogeno e ioni idrossido è spostato. Ora ci sono più ioni idrogeno che ioni idrossido nella soluzione. Questo tipo di soluzione è acida.

Una base è una sostanza che accetta ioni idrogeno. Quando una base è dissolta in acqua, l’equilibrio tra ioni idrogeno e ioni idrossido si sposta nella direzione opposta. Poiché la base “assorbe” gli ioni idrogeno, il risultato è una soluzione con più ioni idrossido che ioni idrogeno. Questo tipo di soluzione è alcalina.

Acidità e alcalinità si misurano con una scala logaritmica chiamata pH. Ecco perché: una soluzione fortemente acida può avere cento milioni di milioni, o cento trilioni (100.000.000.000.000) di ioni idrogeno in più di una soluzione fortemente basica! Il rovescio della medaglia, naturalmente, è che una soluzione fortemente basica può avere 100.000.000.000.000.000 di volte più ioni idrossido di una soluzione fortemente acida. Inoltre, le concentrazioni di ioni idrogeno e di ioni idrossido nelle soluzioni di tutti i giorni possono variare su tutta questa gamma.

Per trattare più facilmente questi grandi numeri, gli scienziati usano una scala logaritmica, la scala del pH. Ogni cambiamento di un’unità nella scala del pH corrisponde a un cambiamento di dieci volte nella concentrazione di ioni idrogeno. La scala del pH è teoricamente aperta, ma la maggior parte dei valori di pH sono nell’intervallo da 0 a 14. È molto più facile usare una scala logaritmica invece di dover sempre scrivere tutti quegli zeri! A proposito, notate come cento milioni di milioni sono un uno con quattordici zeri dopo? Non è una coincidenza, sono logaritmi!

Per essere più precisi, il pH è il logaritmo negativo della concentrazione di ioni idrogeno:

Le parentesi quadre intorno agli H+ significano automaticamente “concentrazione” per un chimico. Ciò che l’equazione significa è proprio quello che abbiamo detto prima: per ogni cambiamento di 1 unità nel pH, la concentrazione di ioni idrogeno cambia di dieci volte. L’acqua pura ha un pH neutro di 7. Valori di pH inferiori a 7 sono acidi, e valori di pH superiori a 7 sono alcalini (basici). La tabella 1 contiene esempi di sostanze con diversi valori di pH (Decelles, 2002; Environment Canada, 2002; EPA, data sconosciuta).

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