HA + H2O(l) = H3O+(aq) + A-(aq)
e l’espressione della sua Ka, se per semplicità si scrive H+ al posto di H3O+, èKa = [H+][A-]/[HA]
Quando si discioglie l’acido debole HA in acqua, pertanto, una piccola parte delle sue molecole ionizza in ioni H+ e A- mentre la maggior parte delle molecole resta inalterata, cioè non ionizzata. Prima della titolazione, la concentrazione di ioni H+ liberati dall’acido debole, che corrisponde a quella degli ioni A-, può essere calcolata a partire dal pH iniziale della soluzione di acido, mentre la concentrazione dell’acido HA non ionizzato può essere determinata come differenza tra la quantità di acido disciolta, HAdisciolto, e la quantità che si è ionizzata. Durante la titolazione, si aggiungono ioni OH- alla soluzione che si combinano con gli ioni H+ liberati dall’acido e si forma H2O. La scomparsa di ioni H+ provoca lo spostamento verso destra dell’equilibrio di ionizzazione dell’acido HA così che, ad ogni aggiunta di NaOH, l’acido continua a ionizzare. Al punto equivalente tutto l’acido HA è ionizzato; la quantità in moli di ioni OH- aggiunti in soluzione per arrivare al punto equivalente, che corrisponde alla quantità in moli di ioni H+ liberati man mano dall’acido, coincide, pertanto, con la quantità in moli di acido HA disciolta inizialmente in soluzione. I calcoli in dettaglio sono i seguenti:n OH- = n NaOH = M·V = 1,0 mol/L·1,5·10-3 L = 1,5·10-3 mol
n HAdisciolto = n OH- = 1,5·10-3 mol
[HA]disciolto = n/V = 1,5·10-3 mol/0,100 L = 1,5·10-2 mol/L
[H+] = 10-pH = 10-4,5 = 3,16·10-5 mol/L
[H+] = [A-] = [HA]ionizzato = 3,16·10-5 mol/L
[HA]non ionizzato = [HA]disciolto - [HA]ionizzato = (1,5·10-2 - 3,16·10-5) mol/L ≈ 1,5·10-2 mol/L
Ka = [H+][A-]/[HA] = (3,16·10-5)2/1,5·10-2 = 6,7·10-8
In conclusione, la concentrazione dell’acido debole monoprotico è 1,5·10-2 mol/L e la sua Ka vale 6,7·10-8.