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Il pH di una soluzione di acido glicolico

Alessandro vuole sapere come si calcola il pH della soluzione ottenuta mescolando 200 mL di soluzione 0,01 M di acido idrossiacetico con 300 mL di soluzione 0,04 M dello stesso acido.
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Alessandro ha scritto: Buonasera professoressa, mi chiamo Alessandro e le scrivo per chiederle una mano per un problema che non capisco. Attendo una sua risposta e la ringrazio già ora. Si mescolano 200 mL di soluzione 0,01 M di acido idrossiacetico (pKa = 3,83) con 300 mL di soluzione 0,04 M dello stesso acido. Calcola il pH della soluzione finale. Questa è la risposta: Caro Alessandro, l'acido idrossiacetico, anche detto acido glicolico, ha formula HOCH2COOH. Come tutti gli acidi carbossilici è un acido debole, che dà origine ad una ionizzazione parziale, regolata dalla sua costante acida:

HOCH2COOH + H2O = HOCH2COOH + H3O+

Ka = 10-pKa = 10-3,83 = 1,5∙10-4

Dapprima occorre calcolare la concentrazione dell'acido dopo la miscelazione delle due soluzioni:

[HOCH2COOH] = (M1∙V1 + M2∙V2) / (V1 + V2) = (0,01 mol/L∙0,2 L + 0,04 mol/L∙0,3 L) / (0,2 L + 0,3 L) = 0,028 M

Tale valore corrisponde alla concentrazione iniziale dell'acido, mentre all'equilibrio si avranno le seguenti concentrazioni:

[HOCH2COOH]eq = (0,028 - x) M

[HOCH2COO-]eq = [H3O+]eq = x M

Inserendo tali valori nell’espressione della costante acida, ti consiglio di effettuare i calcoli risolvendo l'equazione di secondo grado, perché la concentrazione dell'acido non è così alta e il valore della Ka non è così piccolo da giustificare la scelta di trascurare la x presente nella somma al denominatore.

Ka = [HOCH2COO-] [H3O+] / [HOCH2COOH]

1,5∙10-4 = x2 / (0,028 - x)

Tralasciamo il valore di x negativo e scegliamo come soluzione x = 2,0∙10-3 M. Questa è la concentrazione degli ioni idrogeno presenti in soluzione, che utilizziamo per calcolare il pH:

pH = -log [H3O+] = -log 2,0∙10-3 = 2,70

La soluzione finale di acido idrossiacetico ha quindi pH pari a 2,70.

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