Simulazione di Misurazione del pH

Informazioni su questo esperimento

Prova il succo di limone, il latte, il sapone e altri liquidi di uso quotidiano con quattro metodi diversi: indicatore universale, cartina al tornasole, fenolftaleina e un pH-metro. Ogni metodo ti dice qualcosa di diverso. La cartina al tornasole indica solo se una soluzione è acida o alcalina, la fenolftaleina reagisce solo al di sopra di pH 8,2, l’indicatore universale fornisce una stima in numeri interi e il pH-metro dà un valore preciso. Passa alle soluzioni di laboratorio per diluire acidi e basi forti e deboli e osservare come cambia il pH.

Obiettivi di apprendimento

Classifica le soluzioni come acide, neutre o alcaline usando la scala del pH
Confronta cosa possono indicare la cartina al tornasole, la fenolftaleina, l’indicatore universale e un pH-metro
Spiega che ogni unità di pH corrisponde a una variazione di dieci volte della concentrazione degli ioni idrogeno
Dimostra che diluire di dieci volte un acido forte ne aumenta il pH di un’unità, mentre quello di un acido debole cambia meno

Come si usa

1Scegli l’indicatore universale e prova cinque liquidi domestici. Registra ogni risultato nella tabella.
2Prova gli stessi liquidi con la cartina al tornasole e la fenolftaleina. Quali liquidi non si possono distinguere con questi indicatori?
3Passa al pHmetro e verifica le tue stime con l’indicatore universale.
4In «Lab solutions», prova HCl a 1, 0,1, 0,01 e 0,001 mol/L, poi ripeti con l’acido etanoico (acido acetico, CH₃COOH) e confronta i risultati.

Il modello

pH = - lo g_{10} [H^{+}]

Definizione del pH, con concentrazione in mol/L

[H^{+}] [O H^{-}] = K_{w} = 1.0 \times 1 0^{- 14}

Prodotto ionico dell’acqua a 25 °C

K_{a} = \frac{[ H ^{+} ] [ A ^{-} ]}{[ HA ]} = 1.8 \times 1 0^{- 5}

L’acido etanoico si ionizza solo parzialmente, quindi il suo pH è più alto di quello di HCl alla stessa concentrazione.

Ipotesi

I liquidi domestici sono miscele, quindi i loro valori di pH sono valori tipici, non calcoli. I campioni reali possono variare.
Il pH di una soluzione di laboratorio deriva dal bilancio completo delle cariche a 25 °C, assumendo un comportamento ideale. Gli effetti dell’attività vengono ignorati e sono più rilevanti a 1 mol/L.
I colori mostrano solo l’indicatore. In un test reale, le bevande colorate come la cola o il caffè possono nascondere il cambiamento di colore.
La cartina al tornasole cambia colore tra circa pH 4,5 e 8,3, mentre la fenolftaleina diventa rosa a partire da un pH di circa 8,2.

Provalo in classe

Q1Il succo di limone ha un pH di circa 2 e il caffè nero di circa 5. Quante volte più ioni H⁺ contiene il succo di limone?
Q2Perché la fenolftaleina dà lo stesso risultato con il succo di limone e con l’acqua pura?
Q3HCl a 0,1 mol/L e acido etanoico a 0,1 mol/L hanno la stessa concentrazione. Perché i loro valori di pH sono diversi?
Q4Diluisci di mille volte NaOH a 0,1 mol/L. Prevedi il nuovo pH prima di misurarlo.

Domande frequenti

Che cosa significa pH 7?

A 25 °C, pH 7 significa che le concentrazioni degli ioni H⁺ e OH⁻ sono uguali, quindi la soluzione è neutra. Sotto 7 è acida e sopra 7 è alcalina.

Il pH può essere inferiore a 0 o superiore a 14?

Sì. Gli acidi forti molto concentrati possono avere un pH negativo. La scala da 0 a 14 comprende le soluzioni che si incontrano a scuola e nella vita quotidiana.

Perché diluire un acido non lo rende mai alcalino?

Quando l’acido diventa molto diluito, prevalgono gli ioni H⁺ provenienti dall’acqua stessa e il pH si avvicina a 7 dal basso. Aggiungere acqua non può produrre più ioni OH⁻ che ioni H⁺.