Titolazioni acido-baseA 5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M si aggiungono 10 ml di una soluzione 1x10-2 M di NH3. Le aggiunte sono fatte 1 ml alla volta. Calcolare per ogni aggiunta il valore del pH
Titolazioni acido-base5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M
HCl é acido forte, la reazione di dissociazione acida é completamente spostata a destra
HCl H+ + Cl-
[H+ ] = 1x 10 -2 M
pH =-log ( 1x 10 -2 ) =2
Titolazioni acido-base5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M
Aggiungo 1ml di NaOH 1x 10-2 M
HCl H+ + Cl-
NaOH Na+ + OH-
Gli OH- che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l’ ECCESSO di acido forte per andare a formare H2O secondo la reazione
H+ + OH- H2O
Titolazioni acido-base5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M
Aggiungo 1ml di NaOH 1x 10-2 M
HCl H+ + Cl-
NaOH Na+ + OH-
Gli OH- che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l’ ECCESSO di acido forte per andare a formare H2O secondo la reazione
H+ + OH- H2OLa concentrazione in soluzione degl ioni H+ é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH- per formare acqua
Titolazioni acido-base5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M
Aggiungo 1ml di NaOH 1x 10-2 M
HCl H+ + Cl-
NaOH Na+ + OH-
Gli OH- che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l’ ECCESSO di acido forte per andare a formare H2O secondo la reazione
H+ + OH- H2OLa concentrazione in soluzione degl ioni H+ é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH- per formare acqua[H+ ] = (5,00x10-3 ) 1x 10 -2 - (1,00x10-3 ) 1x 10 -2 = 6,67x10-3
pH =-log ( 6,67x 10 -3 ) =2,2
(5,00x10-3 ) + (1,00x10-3 )
Titolazioni acido-base5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M
Aggiungo 2ml di NaOH 1x 10-2 M
HCl H+ + Cl-
NaOH Na+ + OH-
Titolazioni acido-base5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M
Aggiungo 2ml di NaOH 1x 10-2 M
HCl H+ + Cl-
NaOH Na+ + OH-
La concentrazione in soluzione degl ioni H+ é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH- per formare acqua[H+ ] = (5,00x10-3 ) 1x 10 -2 - (2,00x10-3 ) 1x 10 -2 = 4,28x10-3
pH =-log ( 4,28x 10 -3 ) =2,4
(5,00x10-3 ) + (2,00x10-3 )
Titolazioni acido-base5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M
Aggiungo 3ml di NaOH 1x 10-2 M
HCl H+ + Cl-
NaOH Na+ + OH-
La concentrazione in soluzione degl ioni H+ é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH- per formare acqua[H+ ] = (5,00x10-3 ) 1x 10 -2 - (3,00x10-3 ) 1x 10 -2 = 2,50x10-3
pH =-log ( 2,50x 10 -3 ) =2,6
(5,00x10-3 ) + (3,00x10-3 )
Titolazioni acido-base5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M
Aggiungo 4ml di NaOH 1x 10-2 M
HCl H+ + Cl-
NaOH Na+ + OH-
La concentrazione in soluzione degl ioni H+ é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH- per formare acqua[H+ ] = (5,00x10-3 ) 1x 10 -2 - (4,00x10-3 ) 1x 10 -2 = 1,10x10-3
pH =-log ( 2,50x 10 -3 ) =3,0
(5,00x10-3 ) + (4,00x10-3 )
Titolazioni acido-base5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M
Aggiungo 5ml di NaOH 1x 10-2 M
HCl H+ + Cl-
NaOH Na+ + OH-
H+ + OH- H2O
!
Titolazioni acido-base5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M
Aggiungo 5ml di NaOH 1x 10-2 M
HCl H+ + Cl-
NaOH Na+ + OH-
H+ + OH- H2O
Quando l’aggiunta di base é pari alla concentrazione in soluzione degl ioni H+ TUTTI gli ioni H+ in soluzione reagiscono con gli OH- provenienti dalla base e la TITOLAZIONE GIUNGE AL PUNTO EQUIVALENTE
!
Titolazioni acido-base5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M
Aggiungo 5ml di NaOH 1x 10-2 M
HCl H+ + Cl-
NaOH Na+ + OH-
H+ + OH- H2O
Quando l’aggiunta di base é pari alla concentrazione in soluzione degl ioni H+ TUTTI gli ioni H+ in soluzione reagiscono con gli OH- provenienti dalla base e la TITOLAZIONE GIUNGE AL PUNTO EQUIVALENTE
!
Il pH? Cosa c’é in soluzione ?
Titolazioni acido-baseAl punto EQUIVALENTE, tutto l’acido é stato neutralizzato dalla base in soluzione rimangono solamente I controioni di acido e base, ovvero Na+ e Cl- dal momento che tutti gli H+ e tutti gli OH- hanno reagito in modo quantitativo per formare H2O
H+ + OH- H2O
Titolazioni acido-baseAl punto EQUIVALENTE, tutto l’acido é stato neutralizzato dalla base in soluzione rimangono solamente I controioni di acido e base, ovvero Na+ e Cl- dal momento che tutti gli H+ e tutti gli OH- hanno reagito in modo quantitativo per formare H2O
H+ + OH- H2O
Na+ sarebbe l’acido coniugato di una base forte, e Cl- la base coniugata di un acido forte. Pertanto entrambe le reazioni qui sotto indicate
Cl- + H2O HCl + OH-
Na+ + H2O NaOH + H+
Sono COMPLETAMENTE spostate a sinistra e non contribuiscono a fornire nè ioni H+ ne ioni OH- alla soluzione
Titolazioni acido-baseAl punto EQUIVALENTE, tutto l’acido é stato neutralizzato dalla base in soluzione rimangono solamente I controioni di acido e base, ovvero Na+ e Cl- dal momento che tutti gli H+ e tutti gli OH- hanno reagito in modo quantitativo per formare H2O
H+ + OH- H2O
La concentrazione degli ioni H+ dipende solo dall’equilibrio di autoprotolisi dell’acqua, pertanto
[H+ ] = [OH- ] =10 -7
pH = pOH =7
Titolazioni acido-baseCosa accade se continuo ad aggiungere NaOH 1x 10 -2 M, facendo aggiunte di 1ml alla volta?
H+ + OH- H2O
Titolazioni acido-baseCosa accade se continuo ad aggiungere NaOH 1x 10 -2 M, facendo aggiunte di 1ml alla volta?
H+ + OH- H2O
HCl H+ + Cl-
5 ml HCl 1x 10-2 MIoni H+ provenienti da acido = 5,00x 10-3 x
1x10-2 NaoH Na+ + OH-
6 ml NaOH 1x 10-2 MIoni OH- provenienti da base = 6,00x 10-3 x 1x10-2
Titolazioni acido-baseCosa accade se continuo ad aggiungere NaOH 1x 10 -2 M, facendo aggiunte di 1ml alla volta?
H+ + OH- H2O
Rimane in soluzione un eccesso di ioni OH- .
Gli ioni OH- che rimangono in soluzione sono dati da tutti gli ioni OH- che ho aggiunto MENO quelli di acido forte, che adesso sono in difetto. DEVO CALCOLARE IL pOH
HCl H+ + Cl-
5 ml HCl 1x 10-2 MIoni H+ provenienti da acido = 5,00x 10-3 x
1x10-2 NaoH Na+ + OH-
6 ml NaOH 1x 10-2 MIoni OH- provenienti da base = 6,00x 10-3 x 1x10-2
Titolazioni acido-baseCosa accade se continuo ad aggiungere NaOH 1x 10 -2 M, facendo aggiunte di 1ml alla volta?
H+ + OH- H2O
HCl H+ + Cl-
5 ml HCl 1x 10-2 MIoni H+ provenienti da acido = 5,00x 10-3 x
1x10-2 NaoH Na+ + OH-
6 ml NaOH 1x 10-2 MIoni OH- provenienti da base = 6,00x 10-3 x 1x10-2
[OH- ] = (6,00x10-3 ) 1x 10 -2 - (5,00x10-3 ) 1x 10 -2 (6,00x10-3 ) + (5,00x10-3 )
= 9,1x10-4
pOH =-log ( 9,1x 10 -4 ) =3,0 pH =11,0
Titolazioni acido-base
H+ + OH- H2O
HCl H+ + Cl-
5 ml HCl 1x 10-2 MIoni H+ provenienti da acido = 5,00x 10-3 x
1x10-2 NaoH Na+ + OH-
7 ml NaOH 1x 10-2 MIoni OH- provenienti da base = 7,00x 10-3 x 1x10-2
[OH- ] = (7,00x10-3 ) 1x 10 -2 - (5,00x10-3 ) 1x 10 -2 (7,00x10-3 ) + (5,00x10-3 )
= 1,7x10-3
pOH =-log ( 1,7x 10 -3 ) =2,8 pH =11,2
Titolazioni acido-base
H+ + OH- H2O
HCl H+ + Cl-
5 ml HCl 1x 10-2 MIoni H+ provenienti da acido = 5,00x 10-3 x
1x10-2 NaoH Na+ + OH-
8 ml NaOH 1x 10-2 MIoni OH- provenienti da base = 8,00x 10-3 x 1x10-2
[OH- ] = (8,00x10-3 ) 1x 10 -2 - (5,00x10-3 ) 1x 10 -2 (8,00x10-3 ) + (5,00x10-3 )
= 2,3x10-3
pOH =-log ( 2,3x 10 -3 ) =2,6 pH =11,4
Titolazioni acido-base
H+ + OH- H2O
HCl H+ + Cl-
5 ml HCl 1x 10-2 MIoni H+ provenienti da acido = 5,00x 10-3 x
1x10-2 NaoH Na+ + OH-
9 ml NaOH 1x 10-2 MIoni OH- provenienti da base = 9,00x 10-3 x 1x10-2
[OH- ] = (9,00x10-3 ) 1x 10 -2 - (5,00x10-3 ) 1x 10 -2 (9,00x10-3 ) + (5,00x10-3 )
= 2,8x10-3
pOH =-log ( 2,8x 10 -3 ) =2,5 pH =11,5
Titolazioni acido-base
H+ + OH- H2O
HCl H+ + Cl-
5 ml HCl 1x 10-2 MIoni H+ provenienti da acido = 5,00x 10-3 x
1x10-2 NaoH Na+ + OH-
10 ml NaOH 1x 10-2 MIoni OH- provenienti da base = 10,00x 10-3 x
1x10-2 [OH- ] = (10,00x10-3 ) 1x 10 -2 - (5,00x10-3 ) 1x 10 -2
(10,00x10-3 ) + (5,00x10-3 ) = 3,3x10-3
pOH =-log ( 3,3x 10 -3 ) =2,5 pH =11,5
Titolazioni acido-baseacido forte-base forte
0
2
4
6
8
10
12
14
0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01 0,012
aggiunta ml OH-
pH
Titolazioni acido-baseacido forte-base forte
0
2
4
6
8
10
12
14
0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01 0,012
aggiunta ml OH-
pH
L’effetto sul pH della aggiunta di una base ad una souzione acida NON é lineare!
Fintanto che c’é un eccesso di ioni H+, LA SOLUZIONE E’ ACIDA ed il pH si calcola considerando la presenza di un ACIDO FORTE in soluzione
Nel momento in cui tutto l’eccesso di H+ é neutralizzato, il pH diventa subito neutro (pH=7)La prima aggiunta successiva, anche molto piccola di
base, fa diventare la soluzione BASICA ed il pH deve essere calcolato considerando la presenza in soluzione di una BASE FORTE
Titolazioni acido-base
Ripetiamo l’esperimento considerando sempre un acido forte ma consideriamo l’aggiunta di unaBASE DEBOLE
Titolazioni acido-base5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M
HCl é acido forte, la reazione di dissociazione acida é completamente spostata a destra
HCl H+ + Cl-
[H+ ] = 1x 10 -2 M
pH =-log ( 1x 10 -2 ) =2
Titolazioni acido-base5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M
Aggiungo 1ml di NH3 1x 10-2 M
HCl H+ + Cl-
NH3 NH4+ + OH-
Gli OH- che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l’ ECCESSO di acido forte per andare a formare H2O secondo la reazione
H+ + OH- H2O
Titolazioni acido-base5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M
Aggiungo 1ml di NH3 1x 10-2 M
HCl H+ + Cl-
NH3 NH4+ + OH-
Gli OH- che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l’ ECCESSO di acido forte per andare a formare H2O secondo la reazione
H+ + OH- H2OLa concentrazione in soluzione degl ioni H+ é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH- per formare acqua
Titolazioni acido-base5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M
Aggiungo 1ml di NH3 1x 10-2 M
HCl H+ + Cl-
NH3 NH4+ + OH-
Gli OH- che si formano dalla dissociazione basica reagiscono COMPLETAMENTE con l’ ECCESSO di acido forte per andare a formare H2O secondo la reazione
H+ + OH- H2OLa concentrazione in soluzione degl ioni H+ é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH- per formare acqua[H+ ] = (5,00x10-3 ) 1x 10 -2 - (1,00x10-3 ) 1x 10 -2
(5,00x10-3 ) + (1,00x10-3 ) = 6,67x10-3
pH =-log ( 6,67x 10 -3 ) =2,2
Titolazioni acido-base5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M
Aggiungo 2ml di NH3 1x 10-2 M
HCl H+ + Cl-
Titolazioni acido-base5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M
Aggiungo 2ml di NH3 1x 10-2 M
HCl H+ + Cl-
NH3 NH4+ + OH-
H+ + OH- H2O
La concentrazione in soluzione degl ioni H+ é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH- per formare acqua
[H+ ] = (5,00x10-3 ) 1x 10 -2 - (2,00x10-3 ) 1x 10 -2 (5,00x10-3 ) + (2,00x10-3 )
= 4,28x10-3
pH =-log ( 4,28x 10 -3 ) =2,4
Titolazioni acido-base5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M
Aggiungo 3ml di NH3 1x 10-2 M
HCl H+ + Cl-
NH3 NH4+ + OH-
H+ + OH- H2O
La concentrazione in soluzione degl ioni H+ é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH- per formare acqua
[H+ ] = (5,00x10-3 ) 1x 10 -2 - (3,00x10-3 ) 1x 10 -2 (5,00x10-3 ) + (3,00x10-3 )
= 2,50x10-3
pH =-log ( 2,50x 10 -3 ) =2,6
Titolazioni acido-base5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M
Aggiungo 4ml di NH3 1x 10-2 M
HCl H+ + Cl-
NH3 NH4+ + OH-
H+ + OH- H2O
La concentrazione in soluzione degl ioni H+ é quella iniziale meno quelli che hanno reagito con OH- per formare acqua
[H+ ] = (5,00x10-3 ) 1x 10 -2 - (4,00x10-3 ) 1x 10 -2 (5,00x10-3 ) + (4,00x10-3 )
= 1,10x10-3
pH =-log ( 1,10x 10 -3 ) =2,9
Titolazioni acido-base5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M
Aggiungo 5ml di NH3 1x 10-2 M
HCl H+ + Cl-
NH3 NH4+ + OH-
H+ + OH- H2O
!
Titolazioni acido-base5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M
Aggiungo 5ml di NH3 1x 10-2 M
HCl H+ + Cl-
NH3 NH4+ + OH-
H+ + OH- H2O
Quando l’aggiunta di base é pari alla concentrazione in soluzione degl ioni H+ TUTTI gli ioni H+ in soluzione reagiscono con gli OH- provenienti dalla base e la TITOLAZIONE GIUNGE AL PUNTO EQUIVALENTE
!
Titolazioni acido-base5 ml di una Soluzione di HCl 1x10-2 M
Aggiungo 5ml di NH3 1x 10-2 M
HCl H+ + Cl-
NH3 NH4+ + OH-
H+ + OH- H2O
Quando l’aggiunta di base é pari alla concentrazione in soluzione degl ioni H+ TUTTI gli ioni H+ in soluzione reagiscono con gli OH- provenienti dalla base e la TITOLAZIONE GIUNGE AL PUNTO EQUIVALENTE
!
Cosa c’é in soluzione ?
Titolazioni acido-baseAl punto EQUIVALENTE, tutto l’acido é stato neutralizzato dalla base in soluzione rimangono solamente I controioni di acido forte e base debole , ovvero NH4
+ e Cl- dal momento che tutti gli H+ e tutti gli OH- hanno reagito in modo quantitativo per formare H2O
H+ + OH- H2O
Titolazioni acido-baseAl punto EQUIVALENTE, tutto l’acido é stato neutralizzato dalla base in soluzione rimangono solamente I controioni di acido e base, ovvero NH4
+ e Cl- dal momento che tutti gli H+ e tutti gli OH- hanno reagito in modo quantitativo per formare H2O
H+ + OH- H2O
NH4+ sarebbe l’acido coniugato di una base debole, e Cl- la
base coniugata di un acido forte. Pertanto entrambe la reazione qui sotto indicate
Cl- + H2O HCl + OH-
Sono COMPLETAMENTE spostata a sinistra e non contribuiscono a fornire ioni H+
Titolazioni acido-baseAl punto EQUIVALENTE, tutto l’acido é stato neutralizzato dalla base in soluzione rimangono solamente I controioni di acido e base, ovvero NH4
+ e Cl- dal momento che tutti gli H+ e tutti gli OH- hanno reagito in modo quantitativo per formare H2O
H+ + OH- H2O
NH4+ sarebbe l’acido coniugato di una base debole, e Cl- la
base coniugata di un acido forte. Pertanto entrambe la reazione qui sotto indicate
Cl- + H2O HCl + OH-
Sono COMPLETAMENTE spostata a sinistra e non contribuiscono a fornire ioni H+ INVECE….
Titolazioni acido-baseAl punto EQUIVALENTE, tutto l’acido é stato neutralizzato dalla base in soluzione rimangono solamente I controioni di acido e base, ovvero NH4
+ e Cl- dal momento che tutti gli H+ e tutti gli OH- hanno reagito in modo quantitativo per formare H2O
H+ + OH- H2O
La reazione qui sotto indicata NON puo’ essere trascurata perché l’acido coniugato di una base debole é un acido debole e la sua reazione acida deve essere considerata
NH4+ + H2O NH3 + H+
Titolazioni acido-baseIl pH é determinato proprio dalla reazione acida dello ione NH4
+
x[H+] = ( Cs x Ka) ½ = 5x10-3 x 1x10-2x (5x10-3 + 5x10-3)
Da un punto di vista numerico, il problema si affronta come quello di una soluzione di NH4Cl, che dipende dalla concentrazione del sale e dall a Ka dello ione ammoniol pH é determinato proprio dalla reazione acida dello ione NH4
+
5.5x10-10
( )1/2 = 1,66x10-6
pH = log ( 1,66 x 10-6) = 5,78
Titolazioni acido-baseacido forte-base forte
acido fore-base debole
0
2
4
6
8
10
12
14
0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01 0,012
aggiunta ml OH-
pH
Titolazioni acido-baseFintanto che c’é un eccesso di ioni H+, LA SOLUZIONE E’ ACIDA ed il pH si calcola considerando la presenza di un ACIDO FORTE in soluzione
Nel momento in cui tutto l’eccesso di H+ PROVENIENTE DALL’ ACIDO FORE é neutralizzato, il pH risente della presenza di NH4
+, che é un ACIDO DEBOLE.
Al punto equivalente la soluzione é ACIDA.
acido forte-base forteacido fore-base debole
0
2
4
6
8
10
12
14
0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01 0,012
aggiunta ml OH-
pH
La reazione puo’ avvenire con una base forte o con una base debole ma il pH della soluzione prima del punto equivalente rimane lo stesso
Tuttavia, si osserva come, in prossimità del punto equivalente, una piccola aggiunta di base abbia un grande effetto sul pH.
Titolazioni acido-baseIn prossimità del punto equivalente, anche piccolissime aggiunte di acido o base possono avere effetti drammatici sul pH della soluzione
Questo é particolarmente importante, in biologia cellulare, biochimica, fisiologia, in ogni situazione nella quale vi sono reazioni o eventi che richiedono una acidità controllata. In una situazione come quella descritta in precedenza, la liberazione di una modesta quantità di ioni H+ potrebbe avere una enorme influenza sul pH. Questo é particolarmente vero se si considera l’intervallo di pH nel quale avvengono la magior parte dei processi biologici, ovvero intorno a pH=7.
acido forte-base forteacido fore-base debole
0
2
4
6
8
10
12
14
0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01 0,012
aggiunta ml OH-
pH
Titolazioni acido-basePero’… attenzione a cosa succede quando, nel caso precedente, si continua ad aggiungere una base debole
Titolazioni acido-baseNH3 + H+NH4
+
NH3 H2O NH4+ OH-++
Titolazioni acido-baseNH3 + H+NH4
+
NH3 H2O NH4+ OH-++
Quando aggiungo ancora 1 ml di NH3 non ci sono piu’ H+ da neutralizzare.Poiché NH3 é una base debole, NH3 in eccesso non é completamente spostato a destra, coem nel caso di una agiunta di NaOH
Titolazioni acido-baseNH3 + H+NH4
+
NH3 H2O NH4+ OH-++
Quando in soluzione abbiamo contemporaneamente NH3 e NH4
+ , ciascuno dei due equilibri sposta verso sinistra l’altro
Titolazioni acido-baseNH3 + H+NH4
+
NH3 H2O NH4+ OH-++
Kb=[NH4
+] [OH-][NH3] =
5x10-3 x 1x10-2 [OH-](5x10-3 + 6x10-3)
1x10-3 x 1x10-2
(5x10-3 + 6x10-3)
1,8x10-5
[OH-] = 3,6 x10-6 pOH = 5,44 pH = 8,56
Titolazioni acido-baseNH3 + H+NH4
+
NH3 H2O NH4+ OH-++
Kb=[NH4
+] [OH-][NH3] =
5x10-3 x 1x10-2 [OH-](5x10-3 + 7x10-3)
2x10-3 x 1x10-2
(5x10-3 + 7x10-3)
1,8x10-5
[OH-] = 7,2 x10-6 pOH = 5,14 pH = 8,86
Titolazioni acido-baseNH3 + H+NH4
+
NH3 H2O NH4+ OH-++
Kb=[NH4
+] [OH-][NH3] =
5x10-3 x 1x10-2 [OH-](5x10-3 + 8x10-3)
3x10-3 x 1x10-2
(5x10-3 + 8x10-3)
1,8x10-5
[OH-] = 1,1 x10-5 pOH = 4,97 pH = 9,03
Titolazioni acido-baseNH3 + H+NH4
+
NH3 H2O NH4+ OH-++
Kb=[NH4
+] [OH-][NH3] =
5x10-3 x 1x10-2 [OH-](5x10-3 + 9x10-3)
4x10-3 x 1x10-2
(5x10-3 + 9x10-3)
1,8x10-5
[OH-] = 1,4 x10-5 pOH = 4,84 pH = 9,16
Titolazioni acido-baseNH3 + H+NH4
+
NH3 H2O NH4+ OH-++
Kb=[NH4
+] [OH-][NH3] =
5x10-3 x 1x10-2 [OH-](5x10-3 + 10x10-3)
5x10-3 x 1x10-2
(5x10-3 + 10x10-3)
1,8x10-5
[OH-] = 1,8 x10-5 pOH = 4,74 pH = 9,26
Titolazioni acido-baseacido forte-base forte
0
2
4
6
8
10
12
14
0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01 0,012
aggiunta ml OH-
pH
Titolazioni acido-baseacido forte-base forte
0
2
4
6
8
10
12
14
0 0,002 0,004 0,006 0,008 0,01 0,012
aggiunta ml OH-
pH
La presenza contemporanea di una base debole e della sua base coniugata, contribuisce a rendere il pH della soluzione relativamente stabile ed insensibile rispetto all’aggiunta della base.
Soluzioni tampone
Soluzioni tampone Una soluzione tampone è una soluzione acquosa dove un acido debole e la sua base coniugata sono contemporaneamente presenti in soluzione
Essa serve a MANTENERE COSTANTE IL PH DI UNA SOLUZIONE PER EFFETTO DELLA DILUIZIONE O PER PICCOLE AGGIUNTE DI ACIDO O DI BASE FORTE
Soluzioni Tampone: come funziona
Consdieriamo una soluzione contenente CH3COOH
Ka = [ CH3COO- ][H3O+]
[ CH3COOH ] CH3COOH CH3COO- + H3O+
Ka [ CH3COO- ]
[H3O+] =[ CH3COOH ]
Soluzioni Tampone: come funziona
Consdieriamo una soluzione contenente CH3COO-
Kb = [ CH3COOH ][OH-]
[ CH3COO- ] CH3COO- +H2O CH3COOH + OH-
Kb [ CH3COOH ]
[OH-] =[ CH3COO - ]
Soluzioni Tampone: come funziona
Se mescolo acido e base debole i due equilibri saranno operativi insieme
CH3COO- +H2O CH3COOH + OH-
CH3COOH CH3COO- + H3O+ Ka = ca. 10-5
Kb = ca. 10-10
Soluzioni Tampone: come funziona
Se mescolo acido e base debole i due equilibri saranno operativi insieme
CH3COO- +H2O CH3COOH + OH-
CH3COOH CH3COO- + H3O+
Ka = [ CH3COO- ][H3O+]
[ CH3COOH ]
Soluzioni Tampone: come funziona
Se io aggiungo in soluzione una soluzione di CH3COOH in concentrazione Ca e di CH3COONa, in concentrazione Cs
CH3COOH CH3COO- + H3O+
Ka [ CH3COO- ]
[H3O+] = [ CH3COOH ]
CH3COO- CH3COOH + OH-
acidobase
Soluzioni Tampone: come funziona
La reazione di dissociazione acida di un acido debole in presenza della sua base coniugata sarà ancora piu’ spostata a sinistra, perché siamo in presenza di un prodotto
Di fatto si puo’ considerare che la reazione è completamente spostata a sinistra e che la concentrazione di CH3COOH all’equilibrio è interamente data dalla concentrazione stechiometrica dell’acido di partenza
Soluzioni Tampone: come funziona
Anche La reazione basica della base debole coniugata è completamente spostata a sinistra, perché siamo in presenza di un prodotto, ovvero dell’acido coniugato
Quindi la concentrazione di CH3COO- all’equilibrio è interamente data dalla concentrazione stechiometrica del sale di partenza
Soluzioni Tampone
CH3COOH CH3COO- + H3O+
Ka [ CH3COO- ]
[H3O+] =[ CH3COOH ]
CH3COO- CH3COOH + OH-
[ CH3COOH ]= Ca
[ CH3COO- ] =Cs
Ka Ca[H3O+] =Cs
Soluzioni Tampone
Ka Ca[H3O+] =Cs
Effetto della diluizione
Soluzioni Tampone
Ka Ca[H3O+] =Cs
C’a=Ca/10C’s=Cs/10
Ka C’a[H3O+] =C’s
=Ca/10
Cs/10 =Ca
Cs
Soluzioni Tampone
Ka Ca[H3O+] =Cs
Se la soluzione tampone viene diluita o concentrata, il rapporto Ca/Cs non cambia e quindi il pH rimane cost.
Soluzioni Tampone
Ka Ca[H3O+] =Cs
Effetto della aggiunta di acido o base forte in piccole* quantità
Piccole=minore di Ca o Cs
Soluzioni Tampone Aggiungo Acido forte C0
HCl
HCl H+ + Cl-
Soluzioni Tampone
CH3COOH CH3COO- + H3O+
Aggiungo Acido forte C0HCl
[ CH3COOH ]= Ca
HCl H+ + Cl-
Soluzioni Tampone
CH3COOH CH3COO- + H3O+
Aggiungo Acido forte C0HCl
[ CH3COOH ]= Ca+ C0HCl
HCl H+ + Cl-
Soluzioni Tampone
CH3COOH CH3COO- + H3O+
Aggiungo Acido forte C0HCl
[ CH3COOH ]= Ca+ C0HCl
HCl H+ + Cl-
[ CH3COO- ]= Cs- C0HCl
Soluzioni Tampone
CH3COOH CH3COO- + H3O+
Ka [ CH3COO- ]
[H3O+] =[ CH3COOH ]
CH3COO- CH3COOH + OH-
Ka Ca + C0
HCl [H3O+] =Cs- C0
HCl
[ CH3COOH ]= Ca+ C0HCl
[ CH3COO- ]= Cs- C0HCl
Aggiungo Acido forte C0HCl
Soluzioni Tampone Aggiungo Base forte C0
NaOH
NaOH Na+ + OH-
Soluzioni Tampone
CH3COO - CH3COOH + OH- [ CH3COO - ]= Cs
Aggiungo Base forte C0NaOH
NaOH Na+ + OH-
Soluzioni Tampone
CH3COO - CH3COOH + OH- [ CH3COO - ]= Cs+ C0NaOH
Aggiungo Base forte C0NaOH
NaOH Na+ + OH-
Soluzioni Tampone
CH3COO - CH3COOH + OH- [ CH3COO - ]= Cs+ C0NaOH
Aggiungo Base forte C0NaOH
NaOH Na+ + OH-
[ CH3COOH ]= Ca- C0NaOH
Soluzioni Tampone
CH3COOH CH3COO- + H3O+
Ka [ CH3COO- ]
[H3O+] =[ CH3COOH ]
CH3COO- CH3COOH + OH-
Ka Ca - C0
NaOH [H3O+] =Cs+ C0
NaOH
[ CH3COOH ]= Ca- C0NaOH
[ CH3COO- ]= Cs+ C0NaOH
Aggiungo Base forte C0NaOH
Soluzioni Tampone
CH3COOH CH3COO- + H3O+
Aggiungo Acido forte C0HCl
[ CH3COO- ] =Cs-C0
HCl
HCl H+ + Cl-
[ CH3COOH ]= Ca+ C0HCl
CH3COOH CH3COO- + H3O+
Aggiungo Base forte C0NaOH
[ CH3COO- ] =Cs+C0
NaOH
NaOH Na+ + OH-
[ CH3COOH ]= Ca- C0NaOH
Soluzioni Tampone Aggiungo Acido forte C0
HCl
HCl H+ + Cl-
Aggiungo Base forte C0NaOH
NaOH Na+ + OH-
Ka Ca - C0
NaOH[H3O+] =
Cs+ C0NaOH
Ka Ca + C0
HCl[H3O+] =
Cs- C0HCl
Soluzioni TamponeSommario
ProprietàUna soluzione tampone permette di stabilizzare il pH ad valore intorno al valore della pKa
Se desidero avere un determinato pH in soluzione, devo trovare la coppia acido-base coniugata che dispone della Ka o Kb adatta
Il pH é relativamente INSENSIBILE agli effetti dell’aggiunta di un acido o base forte
Il pH é insensibile agli effetti della diluizione
Quando uno dei due componenti della coppia A-B si esaurisce, la soluzione tampone cessa di essere tale
Soluzioni TamponeSommario
Acidi poliprotici
H2SO4 + H2O H3O+ + HSO4 -
HSO4 - + H2O H3O+ + SO4 2-
Ka1>1
Ka2= 2x10-2
[H+] = [H+] + [H+] Somma degli H+ derivanti da entrambe le dissociazioni acide
Equilibri simultaneiUna soluzione di H2SO4 in H2O equivale ad una soluzione di Acido FORTE (Ka1>1) + una soluzione di Acido DEBOLE (Ka2= 2x10-2)
H2SO4 + H2O H3O+ + HSO4 - Ka1>1Questo equilibrio è completamente spostato a dx[H+]=C0A
HSO4 - + H2O H3O+ + SO4 2- Ka2= 2x10-2
Ka2 = [ H3O+ ] [SO4
2- ]
[HSO4- ]
= (C0A +x) x
(C0A -x)
(torniamo a) Acidi poliprotici
Cosa succede se anche la prima dissociazione non è forte (Ka1<1)
EsH3PO4CO2SO2
Equilibri simultanei
In generale, quando la distribuzione delle specie in soluzione è determinata da piu’ di un equilibrio, La concentrazione di ciascuna specie in soluzione rappresenta una variabile, mentre ciascun equilibrio in soluzione rappresenta una equazione.
Acidi e basipH di acidi fortipH di acidi deboliGrado di dissociazioneKaKb=KwpH di soluzioni salineTitolazione acido-baseAcidi e basi poliproticiEquilibri simultaneiSoluzioni tampone
Equilibri simultanei
Nel caso di un sistema dove c’è un acido forte + un acido debole, il sistema è semplificato perché Acido forte è completamente dissociato e gli unici equilibri in soluzione rimangono quelli della Ka di Acido debole e di Kw
Per farti una idea, calcola il grado di dissociazione di una soluzione 10-2 M di CH3COOH in presenza ed in assenza di HCl
Equilibri simultaneiUna soluzione di HCl in H2O Acido FORTE (Ka1>1) + una soluzione di CH3COOH Acido DEBOLE (Ka= 2x10-5)
HCl + H2O H3O+ + Cl - Ka1>1Questo equilibrio è completamente spostato a dx[H+]=C0A
CH3COOH + H2O H3O+ + CH3COO -Ka= 2x10-5
Ka = [ H3O+ ] [CH3COO-
]
[CH3COOH ] =
(C0A +x) x
(C0A -x)
Equilibri simultaneiUna soluzione di NaOH in H2O Base FORTE (Kb>1) + una soluzione di CH3COOH Acido DEBOLE (Ka= 2x10-5)
NaOH + H2O Na+ + OH - Ka1>1Questo equilibrio è completamente spostato a dxOH-]=C0b
CH3COOH + H2O H3O+ + CH3COO -Ka= 2x10-5
Questo equilibrio sarà spostato a sn o a dx dalla presenza di un abase forte?
DomandaPerché fino ad adesso, in presenza di un acido forte non abbiamo mai considerato gli H+ che derivano dalla dissociazione di H2O?
Perché la presenza di un altro acido sposta completamente a sinistra l’equilibrio di autoprotolisi. Pertanto il contributo degli H+ che derivano dalla autoprotolisi è trascurabile
2 H2O H3O+ + OH -
Kw=[H+][OH-]= (C0A+x)(x)=10-14
Acido diluito in acqua
Qualora un acido debole sia presente in concentrazioni molto diluite la concentrazione degli H+ che derivano dalla dissociazione di H2O deve comunque essere considerata.
Es: calcolare il pH di una soluzione 10-7 M di HClO4
EsempiAcidi fortiHCl, HNO3
Acidi deboliCH3COOH, HCN, NH4
+
Basi fortiNaOH, KOH
Basi deboliNH3, CH3COO -, CN-
Sali di Acidi e basi fortiNaCl, KNO3
Sali di Acidi deboli e basi fortiCH3COONa, KCN,
Sali di basi deboli e acidi fortiNH4Cl
Acido 1 + Base 2
Reazioni acido-base
Base 1 + Acido 2
CH3COOH +NH3 CH3COO- + NH4 +
Kb = [ OH- ] [NH4
+]
[NH3]Ka =
[ CH3COO- ][H3O+]
[ CH3COOH ]
Acido 1 + Base 2
Reazioni acido-base
Base 1 + Acido 2
CH3COOH +NH3 CH3COO- + NH4 +
[NH4+]
[NH3]Keq =
[ CH3COO- ]
[ CH3COOH ][ OH- ][H3O+]
[H3O+] [ OH- ]
Acido 1 + Base 2
Reazioni acido-base
Base 1 + Acido 2
CH3COOH +NH3 CH3COO- + NH4 +
[NH4+]
[NH3]Keq =
[ CH3COO- ]
[ CH3COOH ][ OH- ][H3O+]
[H3O+] [ OH- ]
Acido 1 + Base 2
Reazioni acido-base
Base 1 + Acido 2
CH3COOH +NH3 CH3COO- + NH4 +
[ OH- ][NH4+]
[NH3]Keq =
[ CH3COO- ] [H3O+][ CH3COOH ] [H3O+] [ OH- ]
Acido 1 + Base 2
Reazioni acido-base
Base 1 + Acido 2
CH3COOH +NH3 CH3COO- + NH4 +
=Ka1*Kb2 [ OH- ][NH4
+]
[NH3]Keq =
[ CH3COO- ] [H3O+][ CH3COOH ] [H3O+] [ OH- ]
Kw
=Ka1/Ka2
Reazioni acido-base
ArgomentiAcidi e basi coniugate
Acidi deboli
Grado di dissociazione
Reazioni acido-base
Acidi senza H+
Reazioni acido-baseL’equilibrio acido-base del tipo
Acido 1 + Base 2
Base 1 + Acido 2
E’ sempre spostato verso la coppia piu’ debole