Carbonato di sodio: calcolo del pH

Nell’antico Egitto si estraeva  il carbonato di sodio da un minerale noto come natron trovato nei fondali asciutti dei laghi che è una combinazione di carbonato di sodio e bicarbonato di sodio. Gli egizi usavano il carbonato di sodio per la sua igroscopicità nella mummificazione

mummie egizie da Chimicamo
mummie egizie

dei cadaveri. La tecnica era così efficace che alcuni corpi mummificati da oltre 3.000 anni sono ancora in buone condizioni.

Il carbonato 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 di una soluzione di carbonato di sodio

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

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