Esercizio Chimica Inorganica pH soluzione acquosa

Ciao Ragazzi, vi propongo un esercizio di chimica inorganica che mi sta facendo perdere una serata di studio.

Calcolare il pH della seguente soluzioni acquose 

 c) 1,0 L di CH3COOH 0,10 M + 0,20 L di Ba(OH)2 0,10 M sapendo che la Ka di CH3COOH è 1,8 x10-5.

Premetto che chiedo aiuto a voi perché non ho ben chiaro come si svolga l'esercizio, io l'avevo impostato così:

ho calcolato le concentrazioni di CH3COOH e di Ba(OH)2

[CH3COOH] = 0.10 mol

Essendo il Ba(OH)2 una base forte posso affermare che si dissocia completamente in acqua in questo modo Ba(OH)2 --> Ba(2+) + 2OH-

[Ba(OH)2] = 0.10 x 0.2 = 0.02 , di conseguenza [OH-] = 0.02 X 2 = 0.04

Quindi 

[CH3COOH] = 0.10 mol

[OH-] = 0.04 mol

a questo punto posso scrivere la reazione:

CH3COOH + OH-  <---> CH3COO- + H20

CH3COO- altro non è che la base coniugata di CH3COOH, quindi conoscendo la costante di dissociazione acida Ka posso ricavarmi la costante di dissociazione basica Kb in base alla relazione Ka x Kb = Kw  , dove Kw = 10^(-14)

quindi Kb = [CH3COOH][OH-] / [CH3COO-]

trovando la concentrazione [OH-] all'equilibrio ricaverei istantaneamente il pH.

Il fatto è che non so come comportarmi con le concentrazioni, ossia non riesco a capire come porre l'incognita... a rigor di logica inizialmente ho  0.1 mol di CH3COOH e solo 0.04 mol di OH- , quindi in base ai rapporti stechiometrici solo 0.04 mol di CH3COOH potranno reagire con OH e 0.06 mol di CH3COOH "avanzeranno", poi non so cosa fare.

Qualcuno mi aiuti!

andreabonv ha scritto:

Quindi 

[CH3COOH] = 0.10 mol

[OH-] = 0.04 mol

a questo punto posso scrivere la reazione:

CH3COOH + OH-  <---> CH3COO- + H2O

Quelle che hai calcolato non sono concentrazioni molari, ma le moli iniziali dei due reagenti:

n CH3COOH = 0,10 mol

n OH- = 0,040 mol

La reazione che avviene è corretta, ma non si tratta di una reazione di equilibrio bensì di una reazione completa:

CH3COOH + OH-  --> CH3COO- + H2O

La costante di equilibrio di questa reazione è:

Keq = [CH3COO-]/[CH3COOH][OH-]

Keq = [CH3COO-]/[CH3COOH](Kw/[H+])

Keq = Ka/Kw = 1,8·10^-5/1·10^-14 = 1,8·10^9

Il forte reagisce sempre completamente con il debole.

Questa regola generale deve sempre essere applicata.

Perciò la base forte OH- in difetto reagisce completamente con l'acido debole CH3COOH.

Si formeranno:

0,040 mol di CH3COO-

e resteranno:

0 mol di OH-

0,060 mol di CH3COOH

Il volume totale a fine reazione è 1,20 L.

Non è altro che una soluzione acquosa dell'acido debole CH3COOH e della sua base coniugata CH3COO-, cioè una soluzione tampone, il cui equilibrio acido-base è:

CH3COOH <--> H+ + CH3COO-

Ka = [H+][CH3COO-]/[CH3COOH] = 1,8·10^-5

da cui:

[H+] = 1,8·10^-5·[CH3COOH]/[CH3COO-]

[H+] = 1,8·10^-5 ·(0,060 mol/1,20 L)/(1,20 L/0,040 mol) = 2,7·10^-5 mol/L

pH = -log 2,7·10^-5 = 4,6