Domanda teorica pH-diluizione

[xshadow]

Non riesco a dare una motivazione al seguente quesito:

" diluendo una soluzione acquosa X si osserva che il valore del pH AUMENTA . Dire cosa potrevve essere X:

a)CH3OH
b) HNO3
c) nessuna delle risposte
d)NaOH
e)KCl

Ora la risposta controllando le soluzioni e' la a)
Ma non capisco perche!

Insomma pure con un acido forte come HNO3 se diluisco aumento il pH....e' come se passsassi da 0.1M a 0.001M (esempio a caso) e quindi anche per un acido forte il pH dovrebbe essere meno acido (aumentare)

Suggerimenti?

[xshadow]

Nessuno sa rispondere dando una spiegazione?

[NaClO]

Potrebbero essere la A e la B perché diluendo un acido il pH aumenta. Non può essere la D perché diluendo una base il pH diminuisce. Non può essere la E perché il KCl è un sale neutro.

[Axeldt95]

Perché il metanolo in acqua dovrebbe generare una soluzione acida? Prova a confrontare le pKa.

[NaClO]

È leggermente più acido (pKa=15,54) dell’acqua (pKa=14,00). I libri di chimica organica lo portano come 15,7 ma io ho preferito utilizzare il primo dato.

[Axeldt95]

La pKa dell'acqua è minore rispetto a quella del metanolo che quindi sarà meno acido, di conseguenza la risposta corretta è la b).
Si tratta di un quesito dei Giochi della Chimica 1992 (link): se l'esercizio è stato preso da questo fascicolo rimescolando le possibili risposte (qui le soluzioni), si può spiegare la soluzione errata data.

[NaClO]

In incongruenza tra i dati... grazie dell’intervento!
Spero comunque di essere stato un minimo utile...

[LuiCap]

Riccardo, non è proprio così
14,00 è pKw a 25°C, cioè il prodotto ionico [H+][OH-].
Poiché a 25°C la densità dell'acqua è 0,9971 g/mL, abbiamo che 1000 mL di acqua hanno una massa di:
m H2O = 1000 mL · 0,9971 g/mL = 997,1 g
In questa massa di acqua ci sono:
n H2O = 997,1 g / 18,02 g/mol = 55,33 mol/L
Perciò:
H2O H+ + OH-
Ka = [H+][OH-]/[H2O]
Ka = 10^-7 · 10^-7 / 55,33 - 10^-7
Trascurando 10^-7 al denominatore si ha:
Ka = 1,81·10^-16
pKa = -log 1,81·10^-16 = 15,74
Nella Kw non si fa altro che inglobare la [H2O] = 55,33 mol/L che è costante nella Ka, perciò:
Ka · [H2O] = 1,81·10^-16 · 55,33 = 1,00·10^-14

Di conseguenza, senza effettuare alcuna approssimazione, gli H+ liberati da una soluzione acquosa di CH3OH si calcolano con la seguente equazione di 3° grado:
[H+]^3 + Ka[H+]^2 - (Ka·Ca + Kw)[H+] - Ka·Kw
pKa CH3OH = 15,54
Ka CH3OH = 10^-15,54 = 2,88·10^-16
Per Ca = 0,1 M si ha:
[H+] = 1,0014·10^-7; pH = 6,9994
Per Ca = 0,01 M si ha:
[H+] = 1,00014·10^-7; pH = 6,99994
Cioè, in pratica, a 25°C il pH di una soluzione acquosa di CH3OH non modifica il pH dell'acqua.

Ancora devo arrivare a capire perché la risposta corretta sia la a).

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La pKa dell'acqua è minore rispetto a quella del metanolo che quindi sarà meno acido, di conseguenza la risposta corretta è la b).
Si tratta di un quesito dei Giochi della Chimica 1992 (link): se l'esercizio è stato preso da questo fascicolo rimescolando le possibili risposte (qui le soluzioni), si può spiegare la soluzione errata data.

La pKa dell'acqua (15,74) è maggiore rispetto a quella del metanolo (15,54), quindi il metanolo è di pochissimo più acido dell'acqua.

[Axeldt95]

In incongruenza tra i dati... grazie dell’intervento!
Spero comunque di essere stato un minimo utile...

Ho corretto la mia risposta in quanto avevo distrattamente scritto che la pKa dell'acqua è maggiore rispetto a quella del metanolo, pur facendo riferimento ai valori da te riportati, quando invece è l'opposto
Ciò che vorrei far notare è che tra due composti, quello avente la pKa più bassa è quello più acido (in questo caso l'acqua, pKa = 14).

Ancora devo arrivare a capire perché la risposta corretta sia la a).

La soluzione a) nel fascicolo dei Giochi della Chimica corrisponde all'acido nitrico. Se le risposte dell'esercizio di xshadow sono state rimescolate senza "riassegnare" la soluzione corretta, ecco che sorge il problema.

La pKa dell'acqua (15,74) è maggiore rispetto a quella del metanolo (15,54), quindi il metanolo è di pochissimo più acido dell'acqua.

Sull'annosa questione del valore della pKw dell'acqua, c'è molta letteratura in merito a sostegno del valore pari a 14. Vi lascio questi riferimenti:
[1] Erich C. Meister et al., Confusing Quantitative Descriptions of Brønsted-Lowry Acid-Base Equilibria in Chemistry Textbooks – A Critical Review and Clarifications for Chemical Educators, Helvetica Chimica Acta, 2014, 97 (1), 1-31 (link)
[2] What is the pKa of water? (Tom Neils, Stephanie Schaertel - Chemistry LibreTexts)