Tampone fosfato e aggiunta di KOH

Myttex Forum ha chiuso definitivamente. Non è più possibile inviare messaggi, ma il contenuto è ancora consultabile in questo archivio.

alexus9_6

2017-08-30 10:08

Salve, il testo dell'esercizio recita così:

Calcolare la variazione di pH prodotta dall'aggiunta di 10 ml di KOH 0,1 M a 40 ml di una soluzione Na3PO4 0,03 M e Na2HPO4 0,03 M . Con Ka1 = 8 x 10^-3 , Ka2 = 8 x 10^-8 , Ka3 = 5 x 10^-13 .

Allora io ho capito che in soluzione ho la coppia coniugata PO4^3- / HPO4^2- , dove PO4^3- si comporta da base e HPO4^2- da acido. Avrò l'equilibrio di dissociazione basica PO4^3- + H2O = HPO4^2- + OH- controllato da Kb1 che mi ricavo da Kw e Ka3 e viene 0,02 .

Uso l'equazione di Hasselbach: Kb1 = (OH-)(Ca/Cb) con Ca = 0,03-OH- e Cb= 0,03+OH- . Ecco, da quest'equazione cerco di ricavarmi OH- ma non riesco perchè poi nell'equazione di secondo grado c'è qualche errore di segno  (viene la radice di un numero negativo nel calcolo della soluzione OH- ) . Quindi di conseguenza poi non riesco a continuare l'esercizio e concluderlo. Cosa sbaglio? Qualcosa nei bilanci?

Grazie in anticipo!

LuiCap

2017-08-30 11:34

tampone HPO42- PO43-__.jpg
tampone HPO42- PO43-__.jpg

I seguenti utenti ringraziano LuiCap per questo messaggio: Rosa, alexus9_6

Rosa

2017-08-30 16:53

Ma la reazione che avviene in soluzione come è? È assurda così?


Ma perché ha considerato solo la ka3?

rps20170830_185332_647.jpg
rps20170830_185332_647.jpg

LuiCap

2017-08-30 17:04

Sì Rosa è assurda perché Na3HPO4 e Na2PO4 non esistono :-(

Una soluzione tampone non è altro che una soluzione di Na2HPO4 a cui è stato aggiunto dell'Na3PO4, oppure, viceversa, una soluzione di Na3PO4 a cui è stato aggiunto dell'Na2HPO4.

Trovi la spiegazione in questa discussione, alla risposta 3:

http://www.myttex.net/forum/Thread-Soluzione-tampone--10628


Se vogliamo mettere in evidenza che si tratta di un equilibrio di dissociazione acida, si scrive:

HPO4(2-) + H2O <--> PO4(3-) + H3O+

La cui costante di equilibrio è la Ka3 dell'H3PO4.

I seguenti utenti ringraziano LuiCap per questo messaggio: Rosa

Rosa

2017-08-30 17:10

Ma nella reazione chimica l'Na non compare proprio? Cioè come reagiscono tra loro Na3PO4 e Na2HPO4?


[quote pid='94496' dateline='1504112643']

Trovi la spiegazione in questa discussione, alla risposta 3:

http://www.myttex.net/forum/Thread-Soluzione-tampone--10628


Se vogliamo mettere in evidenza che si tratta di un equilibrio di dissociazione acida, si scrive:

HPO4(2-) + H2O <--> PO4(3-) + H3O+

La cui costante di equilibrio è la Ka3 dell'H3PO4.

È ka3 perché si scrive PO4(3-)?

LuiCap

2017-08-30 17:56

H3PO4 + H2O <--> H2PO4(-) + H3O+................ Ka1

H2PO4(-) + H2O <--> HPO4(2-) + H3O+.............Ka2

HPO4(2-) + H2O <--> PO4(3-) + H3O+...............Ka3

L'Na2HPO4 si forma facendo reagire l'H3PO4 con NaOH:

H3PO4 + 2 NaOH --> Na2HPO4 + 2 H2O

ovvero:

H3PO4 + 2 Na+ + 2 OH- --> 2 Na+ + HPO4(2-) + 2 H2O

L'Na3PO4 si forma facendo reagire l'H3PO4 con NaOH:

H3PO4 + 3 NaOH --> Na3PO4 + 3 H2O

ovvero:

H3PO4 + 3 Na+ + 3 OH- --> 3 Na+ + PO4(3-) + 3 H2O

Gli ioni Na+ sono ioni spettatori, non influenzano il pH di una soluzione acquosa, quindi è inutile tirarseli dietro per calcolare il pH di una soluzione tampone HPO4(2-)/PO4(3-).

I seguenti utenti ringraziano LuiCap per questo messaggio: Rosa

alexus9_6

2017-08-31 09:05

Grazie! immaginavo di aver sbagliato qualche segno nei bilanci, adesso ho trovato l'errore.

L'unica cosa, nel calcolo del pH finale non dovremmo considerare la CB , la Ca e la Cb in termini di volume totale e quindi su 50 ml , anzichè Ca e Cb solo su 40 ml e CB solo su 10 ml ?

LuiCap

2017-08-31 09:50

Infatti ho fatto come dici ;-)

Dopo reazione con KOH restano 0,2·10^-3 mol di HPO4(2-) in 50 mL e si formano 2,2·10^-3 mol di PO4(3-) sempre in 50 mL.

tampone HPO42- PO43-__2.jpg
tampone HPO42- PO43-__2.jpg

I seguenti utenti ringraziano LuiCap per questo messaggio: alexus9_6, Rosa

alexus9_6

2017-08-31 09:58

d'accordo grazie :-)

Rosa

2018-01-26 20:19

Scusi Prof.ssa ma honpravato a scrivere le reazioni delle quali devo fare i noti schemi che nonostante mi abbia spiegato continuo a sbagliare :-(

Potrebbe aiutarmi?


lo so che nelle risposte sopra ha scritto che bisogna dissociare H3PO4 ma non capisco come rappresentare tramite reazione l'aggiunta di KOH a Na3PO4

rps20180126_211914_531.jpg
rps20180126_211914_531.jpg

LuiCap

2018-01-26 21:40

Deve esserti superchiaro che:

- Na3PO4 è un sale completamente dissociato in 3 Na+ + PO4(3-)

- Na2HPO4 è un sale acido completamente dissociato in 2 Na+ + HPO4(2-)

- M Na3PO4 = M PO4(3-)

- M Na2HPO4 = M HPO4(2-)

- l'HPO4(2-) è un acido debole e PO4(3-) è la sua base coniugata

- mescolati insieme formano una coppia coniugata acido-base, cioè una soluzione tampone.

- poiché Ca e Cb sono uguali e pari a 0,03 M, il pH di questa soluzione tampone è uguale alla pKa3 dell'H3PO4:

HPO4(2-) <--> H+ + PO4(3-)

[H+] = Ka3 · [HPO4(2-)]/[PO4(3-)] = 5·10^-13 · 0,03/0,03 = 5·10^-13

pH = 12,30

È da qui che bisogna partire per calcolare la variazione di pH quando si aggiungono 10 mL di KOH 0,1 M.

Il KOH è una base forte completamente dissociata in acqua, perciò [OH-] = 0,1 M

La reazione che avviene quando si addiziona la base forte alla soluzione tampone è:

HPO4(2-) + OH- --> PO4(3-) + H2O

acido debole + base forte --> base debole + acqua

Questa non è una reazione di equilibrio, ma una reazione completa.

Lo schema con le moli l'ho già scritto alla risposta 8. :-D

I seguenti utenti ringraziano LuiCap per questo messaggio: Rosa

Rosa

2018-01-26 21:44

grazie scusi lo so che è assurdo il mio nom apprendere mai :-(


ma perché il pH deve essere uguale al pKa3 e non al pka1 o pka2?

LuiCap

2018-01-26 22:04

Ma santa madre Rosa, perché questa reazione è la terza dissociazione acida dell'H3PO4 e la sua costante di equilibrio è la Ka3:

HPO4(2-) <--> H+ + PO4(3-)

:-@ :-@ :-@

Rosa

2018-01-27 05:11

Scusi non si arrabbi :-( La ringrazio