Acido lattico + idrossido di sodio
Qual è il pH della soluzione risultante dall'aggiunta di 25 mL di NaOH 0.05 M a 25 mL di acido lattico 0.1 M (ka=1.4*10^-4)?

Tentativo di risoluzione

HA + OH- -->A- + H2O
0,5.....0,025.....0..........
-0,025..-0,025...+0,025..
0,475...../...........0,025

A- + H2O  --> HA + OH-
0,025...............0,475...0...
-x........................+x.....+x..

kb=[HA][OH-]/[A-]
Se kb=7.14*10^-11 allora [OH-] = 3.76*10^-12
pOH=11.42
pH=2.58

Dove sbaglio? Il pH dovrebbe essere 3.85
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Sbagli i calcoli delle moli iniziali di acido debole e di base forte. :-(

ni HA = 0,1 mol/L · 0,025 L = 0,0025 mol
ni OH- = 0,05 mol/L · 0,025 L = 0,00125 mol

HA + OH- -->A- + H2O
0,0025.....0,00125.....0........../
-0,00125..-0,00125...+0,00125...../
0,00125.....0...........0,00125......../

HA + H2O  --> A- + H3O+
0,00125.../....0,00125...0
-x............/....+x.........+x

Ka =[A-][H3O+]/[HA]
[H3O+] = Ka · n HA / n A- = 1,4·10^-4 · 0,00125/0,00125 = 1,4·10^-4 mol/L

pH = pKa = 3,85

A dir il vero, in questo caso non è corretto trascurare la x come termine additivo e sottrattivo.

x = 1,4·10^-4 · (0,00125 - x) / (0,00125 + x)
x^2 + 1,39·10^-3x - 1,75·10^-7 = 0
x = [H3O+] = 1,16·10^-4 mol/L
pH = 3,93
Ciao
Luisa

Dal laboratorio se ne usciva ogni sera, e più acutamente a fine corso, con la sensazione di avere “imparato a fare una cosa”;
il che, la vita lo insegna, è diverso dall’avere “imparato una cosa”.
(Primo Levi)


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ddem
(2021-06-29, 17:43)LuiCap Ha scritto: Sbagli i calcoli delle moli iniziali di acido debole e di base forte. :-(

ni HA = 0,1 mol/L · 0,025 L = 0,0025 mol
ni OH- = 0,05 mol/L · 0,025 L = 0,00125 mol

HA + OH- -->A- + H2O
0,0025.....0,00125.....0........../
-0,00125..-0,00125...+0,00125...../
0,00125.....0...........0,00125......../

HA + H2O  --> A- + H3O+
0,00125.../....0,00125...0
-x............/....+x.........+x

Ka =[A-][H3O+]/[HA]
[H3O+] = Ka · n HA / n A- = 1,4·10^-4 · 0,00125/0,00125 = 1,4·10^-4 mol/L

pH = pKa = 3,85

A dir il vero, in questo caso non è corretto trascurare la x come termine additivo e sottrattivo.

x = 1,4·10^-4 · (0,00125 - x) / (0,00125 + x)
x^2 + 1,39·10^-3x - 1,75·10^-7 = 0
x = [H3O+] = 1,16·10^-4 mol/L
pH = 3,93

E' vero, mi è sfuggito uno zero in ogni caso ma ci sono delle differenze. Io ho usato la concentrazione, tu le moli. Quei valori che ho inserito derivano da 
nNaOH
0.05:1=x:0.025
0.00125
MNaOH
0.00125 mol/0.025 L + 0.025 L
0.025
nHA
0.1:1=x:0.025
0.0025
MHA
0.0025 mol/0.025 L + 0.025 L
0.05
Quindi immagino di sbagliare.. Come mai?
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La reazione tra l'acido debole e la base forte è completa, quindi non ha senso usare la molarità, non c'è alcuna costante di equilibrio da soddisfare.
Il reagente limitante è la base forte che si consuma completamente.
Rimangono 0,00125 mol di acido lattico e si forma lo stesso numero di moli di ione lattato.

La reazione successiva è invece l'equilibrio di dissociazione in acqua dell'acido debole in presenza della sua base coniugata, un tampone.
Per il calcolo del pH del tampone puoi indifferentemente usare le moli o la molarità, in quanto i volumi si elidono :

n HA = n A- = 0,00125 mol
[HA] = [A-] = 0,00125 mol / 0,050 L = 0,025 mol/L
[H3O+] = Ka (na/V) /(nb/V)

In generale in una soluzione tampone quando le moli o le molarità dell'acido debole e della sua base coniugata sono uguali si ha che il pH è uguale al pKa dell'acido debole.
Ciao
Luisa

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ddem
(2021-06-29, 17:43)LuiCap Ha scritto: HA + OH- -->A- + H2O
0,0025.....0,00125.....0........../
-0,00125..-0,00125...+0,00125...../
0,00125.....0...........0,00125......../

HA + H2O  --> A- + H3O+
0,00125.../....0,00125...0
-x............/....+x.........+x
Un'altra domanda. Ho notato che per trovare il pH consideri la reazione HA + H2O  --> A- + H3O+. Io avrei preso a riferimento A- + H2O --> HA + OH- dopodiché calcolato il pH dal pOH. E' un metodo più lungo, almeno in questo caso, ma sempre legittimo oppure non è corretto?
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Del tutto leggittimo, ma visto che viene fornita la Ka non vedo perché complicarsi la vita!!!
Ciao
Luisa

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