Na2CO3(aq) → 2 Na+(aq) e CO32-(aq)
Le loro concentrazioni in soluzione sono, rispettivamente, 2×0,20 M = 0,40 M e 0,20 M. Gli ioni carbonato si comportano come basi di Brönsted e reagiscono con le molecole di acqua secondo la seguente reazione di idrolisi:CO32- + H2O = HCO3- + OH-
Lo ione carbonato è però una base debole la cui Kb si calcola a partire dalla Ka del suo acido coniugato (lo ione idrogenocarbonato, HCO3-), cioè dalla Ka2 dell’acido carbonico; per le coppie acido-base coniugate vale, infatti, la relazione Ka · Kb = Kw. Conoscendo il valore di Kb dello ione carbonato, CO32-, e la sua concentrazione, Cb, è possibile determinare la concentrazione molare degli ioni OH- che si producono dalla reazione di idrolisi utilizzando la relazione, valida in prima approssimazione, [OH-]2 = Kb · Cb. Anche lo ione idrogenocarbonato può a sua volta reagire con le molecole di acqua comportandosi da base di Brönsted:HCO3- + H2O = H2CO3 + OH-
La sua Kb, che dipende dalla Ka1 dell’acido carbonico, è però diecimila volte più piccola della Kb dello ione carbonato, per cui possiamo considerare trascurabile questo secondo equilibrio e calcolare il valore di pH della soluzione prendendo in considerazione soltanto la prima reazione di equilibrio. I calcoli in dettaglio sono questi:[OH-]2 = Kb · Cb = (Kw / Ka2 H2CO3) · Cb = (1,0·10-14/4,69·10-11) · 0,20 = 4,26·10-5
[OH-] = 6,53·10-3 mol/L
pOH = 2,18
pH = 14 – pOH = 14 – 2,18 = 11,82
In conclusione, il pH di una soluzione 0,20 M di Na2CO3 è 11,82. Spero che ti risulti tutto sufficientemente chiaro…