acidi poliprotici H 2 SO 4 H 2 SO 4 H + + HSO 4 - .1 M / / f / 0.1 M 0.1 M HSO 4 - H + + SO 4 2- 0.1 M 0.1M / 0.1 –x 0.1 + x x [SO 4 2- ] [H + ] [HSO 4 - ] K a2 = pH = - log [H + ] = - log 0.109 = 0.96 1.1 . 10 -2 (0.1-x) = x 2 + 0.1x x 2 + 1.11 . 10 -1 x - 1.1 . 10 -3 = -1.11 . 10 -1 ± (1.11 . 10 -1 ) 2 + 4 . 1.1 . 10 -3 x = = 9.15 . 10 -3 2 (0.1 + x) x 0.1-x K a2 = x 2 + 0.1x 0.1-x 1.1 . 10 -2 = [H + ] =0.1+9.15 . 10 -3 =0.109
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Acidi poliprotici H 2 SO 4 H 2 SO 4 H + + HSO 4 - i 0.1 M / / f / 0.1 M 0.1 M HSO 4 - H + + SO 4 2- i 0.1 M 0.1M / e 0.1 –x 0.1 + x x [SO 4 2- ] [H + ]
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Si chiamano soluzioni tampone quelle soluzioni il cui pH non varia sensibilmente all’aggiunta di modeste quantità sia di un acido forte, sia di una base forte.
HA/A-
B/BH+
Il potere tampone è la capacita di una soluzione tampone di contenere la variazione di pH all’aggiunta di un acido o base forte.
Un tampone è generalmente costituito da una coppia coniugata acido-base debole in concentrazioni apprezzabili e simili, meglio se uguali.
HCl H+ + Cl-
i 10-3 M / /f / 10-3M 10-3M
pH = - log [H+] = - log 10-3 = 3
Il pH dell’acqua passa da 7 a 3.
aggiungo 10-3 moli di HCl in 1 litro di acqua
CH3COOH H+ + CH3COO-
i 0.1 M / 0.1 Me 0.1 -x x x + 0.1
pH = - log [H+] = - log (1.8.10-5) = 4.744
[H+] [CH3COO-] [CH3COOH]Ka =
1.8.10-5= x
CH3COONa Na+ + CH3COO-
i 0.1 M / /f / 0.1 M 0.1M
(0.1 + x) x0.1-x
Ka = 0.1 x 0.1
1.8.10-5 =
pH iniziale del tampone
CH3COOH H+ + CH3COO-
i 0.101 M / 0.099Me 0.101 -x x x + 0.099
pH = - log [H+] = - log (1.83.10-5) = 4.736
[H+] [CH3COO-] [CH3COOH]Ka =
CH3COO- +HCl CH3COOH + Cl-
i 0.1 M 0.001 0.1 M /f 0.099 / 0.101 M 0.001
(0.099 + x) x0.101-x
Ka = 0.099 x 0.101
1.8.10-5 =
pH finale del tampone
x = 1.8.10-5. 0.101 0.099
aggiungo 10-3 moli di HCl in 1 litro di tampone
Il pH è diminuito di 0.008 unità
L’indicatore ci dice semplicemente se il pH è maggiore o minore della pKIn
La scelta dell’indicatore si fa in base alla pKIn.
L’indicatore si usa anche per rilevare il punto equivalente nelle titolazioni.
CH3COOH H+ + CH3COO-
i 0. 099 M / 0.101Me 0.099 -x x x + 0.101
pH = - log [H+] = - log (1.76.10-5) = 4.753
[H+] [CH3COO-] [CH3COOH]Ka =
CH3COOH +NaOH CH3COO- + Na+ + H2Oi 0.1 M 0.001 0.1 M /f 0.099 / 0.101 M 0.001
(0.101 + x) x0.099-x
Ka = 0.101 x 0.099
1.8.10-5 =
pH finale del tampone
x = 1.8.10-5. 0.099 0.101
aggiungo 10-3 moli di NaOH in 1 litro di tampone
Il pH è aumentato di 0.009 unità
scelta del tampone
Il tampone viene scelto in base alla pKa della coppia coniugata
Indicatori
Gli indicatori di pH sono delle coppie coniugate acido-base debole organiche la cui caratteristica è di avere colorazioni diverse a seconda che si trovino nella forma basica o nella forma acida.
Essendo l’indicatore un acido o una base debole deve essere aggiunto in quantità minime in modo da non influenzare il pH della soluzione.
HIn H+ + In-
rosso giallo
La soluzione sarà rossa se prevale la forma acida (HIn)
[H+] [In-] [HIn]KIn =
La soluzione sarà gialla se prevale la forma basica (In-)
La soluzione sarà arancio se le due forme sono in concentrazione simili
HIn H+ + In-
rosso giallo
[H+] [In-] [HIn]KIn =
KIn [In-] [H+] [HIn]
=
La soluzione sarà rossa se prevale la forma acida (HIn) cioè se la [H+] è maggiore di KIn
La soluzione sarà gialla se prevale la forma basica (In-) cioè se la [H+] è minore di KIn
In termini di pH
La soluzione sarà rossa se prevale la forma acida (HIn) cioè se il pH è minore di pKIn
La soluzione sarà gialla se prevale la forma basica (In-) cioè se il pH è maggiore di pKIn