I limiti del pH

[Enotria]

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Ragazzi, noi vecchietti siamo tremendi, quando si comincia a discutere non ci si salva più.

E' da un paio di giorni che all'Ospizio dei Vecchietti c'è una discussione in corso e non si arriva ad una soluzione.

Abbiamo cominciato parlando di chimica e sono saltate fuori cose turche: come minimo era mezzo secolo che non vedevamo una provetta, figuratevi cosa ci ricordavamo.   

Poi, quel pignolo di Nicola (sempre quello del tornio di legno) si è messo a dissertare su acidità e pH ed ad un certo punto la domanda cattiva: quali valori limite può assumere il pH ?
Era presente con noi suor Ghertrud che, essendo tetesca di Germania, ha sentenziato i limiti precisi: fra 0 e 14.
A questo punto Nicola ha sbottato in una omerica risata e ha rintronato la povera suor Ghertrud sui valori possibili, facendo osservare che no, non erano quelli i limiti. 
Con calcoli di moli e di pesi molecolari sembrerebbe che se trattiamo di soluzioni in acqua, proprio massimo massimo si può arrivare anche ad un quasi -2 di pH.
Sgomento generale, la maggior parte di noi non credeva neppure che esistesse un simile valore, per noi vi era lo zero e poi il nulla.
Nel frattempo, io zitto zitto ero andato a guardare su Wiki cosa mi diceva e, letto che il pH poteva riferirsi anche a liquidi non soluti in acqua, sono tornato ed ho sbottato il mio limite: -13 di pH nell'oleum.

Di nuovo risate omeriche, di nuovo calcoli assurdi, fatto sta che ora abbiamo messo in dubbio l'affermazione di Wiki.

Allora, chi ha ragione ? Nicola o Wikipedia ?

[quimico]

Beh, bisogna dire che la scala 0-14 ha senso quando si parla di acidità e basicità in acqua ma esistono sostanze che hanno pH <0 e altre con pH >14.
Alla fine questa scala va da 0 a 14 perché la concentrazione di ioni idronio ed idrossido in acqua non può essere maggiore di 1 mole/litro. Ma questa scala NON ha limiti.
Inoltre se si parlasse di attività invece di concentrazione il discorso sarebbe anche più intrigante e complesso. Esistono acidi minerali che sono venduti a concentrazioni elevate, come ad esempio HCl 12M. Bene, un acido del genere ha un coefficiente di attività di 207. Questo significa che [H+]=12, e l'attività è 2500. Facendo il calcolo del pH troviamo un valore di -3.4, invece di -1.1 come descritto quando si parla di concentrazione. Siamo ad un pH<0...

http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/ed083p1465

[Enotria]

Quindi mi confermi che se si parla di soluzioni acquose si può arrivare sotto allo zero ed anche a noi, qui all'Ospizio, arriviamo a trovare il limite fra -1 e -2 di pH. Ma ripeto, per soluzioni in acqua.

Ma torniamo al punto della domanda, è plausibile un pH di -13 per un liquido a base di oleum ?

[LuiCap]

      

tratto da:
Daniel C. Harris
Chimica analitica quantitativa
Zanichelli, 1991

[quimico]

Ottimo Luisa.
Non volevo scomodare Hammett, ma con H₀ si spiegano molte cose.
Forse però questa parte è un po' difficile per chi non mastica molto Chimica Fisica o quantomeno una Chimica approfondita.
Detto questo, Enotria, sì esistono acidi che hanno "pH" fortemente negativo. Come detto anche da me, non si parla qui molto di pH come si fa per soluzioni acquose.
A lezione si porta spesso l'esempio dell'acido di Olah, o "acido magico". Qui la definizione di pH è oltrepassata.

Tra l'altro questa è una Chimica molto interessante, a mio avviso.
L'acido magico o acido di Olah, di formula FSO₃H·SbF₅, in miscela 1:1 ha un valore di H₀ = -23. Il più forte superacido mai creato finora, l'acido fluoroantimonico ha un H₀ = -28.
Qualsiasi acido con una costante H₀ > acido solforico 100% è definito superacido.
Io ho avuto modo di studiare e fare pratica sulla chimica degli acidi carboranici, ovvero quegli acidi di formula H(CHB₁₁X₁₁). Sono una classe di superacidi almeno un milione di volte più forti dell'acido solforico 100% in termini di valori della funzione acidità di Hammett H₀. L'esempio più ben noto è quello con il cloro (X = Cl). Il motivo delle loro elevate acidità risiede nelle loro basi coniugate, anioni di formula (CHB₁₁X₁₁⁻), sono specie estremamente localizzate e stabili sostituite con gruppi elettron-attrattori (gli (pseudo)alogeni X). Sono gli unici acidi in grado di protonare il fullere C₆₀ senza decomporlo. Inoltre, essi formano sali stabili, isolabili con il benzene protonato, C₆H₇⁺.
L'acido carboranico fluorurato, H(CHB₁₁F₁₁), è ancora più forte del suo analogo clorurato. È in grado di protonare il butano a formare il catione t-butile a temperatura ambiente ed è l'unico acido noto a protonare il diossido di carbonio a fare il catione a ponte, [H(CO₂)₂]⁺.

[LuiCap]

Io non la mastico proprio questa chimica fisica , ricordavo solo che in quel testo c'era quel paragrafetto!!!

[math59]

Rimanendo alle soluzioni acquose, perchè il pH non può essere inferiore a 0. Se ho una soluzione 2 M di HCl, qual è il pH della soluzione?

[Beefcotto87]

E qualcuno viene a farsi fare gli esercizi qui XD