Titolazione Base Forte/Acido Poliprotico

[FabrizioM]

Calcolare il pH di una soluzione ottenuta aggiungendo 50 ml 0.01 M di NaOH a 75 ml 0.01 M di Acido Fosforico (K1 = 10-3, K2 = 10-8, K3 = 10-13)


moli NaOH=0,5 mol
moli H3PO4=0,75 mol

Le moli di NaOH mi neutralizzano l'acido solo per 0,5 mol.

Dopo l'equilibrio avrò:
moli NaOH= 0 mol
moli H3PO4=0,75-0,5=0,25 mol
moli H2PO4-=0,5 mol

A questo punto, non avendo più base forte calcolo il pH con la prima dissociazione oppure devo considerare anche la seconda e terza dissociazione?


Se avessi avuto lo stesso esercizio ma con Ba(OH)2, nella prima dissociazione quello in difetto sarebbe stato l'H3PO4?

[LuiCap]

Quando fai reagire la base forte NaOH con un acido debole la reazione non è di equilibrio, ma completamente spostata a destra.
Dopo reazione si ha:
n NaOH = 0 mol
n H2PO4- = 5,0·10^-4 mol
n H3PO4 = 2,5·10^-4 mol

Siamo perciò in presenza dell'acido debole H3PO4 e della sua base coniugata H2PO4-, perciò:
[H+] = Ka1 x n H3PO4/n H2PO4-
pH 3,30

Se avessi avuto 0,0005 mol Ba(OH)2 e 0,00075 mol di H3PO4, quest'ultimo sarebbe stato il reagente limitante e avrebbe reagito completamente, quindi dopo reazione avresti:
n Ba(OH)2 = 1,25·10^-4 mol
n H2PO4- = 2,5·10^-4 mol
n H3PO4 = 0 mol

La base forte rimasta reagirebbe ancora con l'acido H2PO4- e formerebbe la sua base coniugata HPO42- e si formerebbe di nuovo una soluzione tampone.
Prova tu a fare questi ulteriori calcoli.

[FabrizioM]

Grazie intanto per la risposta.
Professoressa questo esercizio mi fa entrare in palla perché calcolando le moli dei due componenti io ho che OH- è il reagente limitante e le moli sono la metà di OH-. Ma a questo punto non so proprio come procedere perchè OH- si riduce di 0,25 mentre H3PO4?

2 OH- + H3PO4 --- H2PO4- + H2O
0,5 0,75 0,25

Se invece :

2 OH- + H3PO4 --- H2PO4- + H2O
0,5 0,75 0,5
0 0,25 0,5

Ho una soluzione tampone conoscendo le concentrazioni di acido e base coniugata

H3PO4+ H2O H2PO4- + H3O+

Ka=[H2PO4- +x][x]/(H3PO4-]

Trovo la x e calcolo il pH.


Può essere?

[LuiCap]

2 H3PO4 + Ba(OH)2 Ba(H2PO4)2 + 2 H2O

Inizio:
n Ba(OH)2 = 5,0·10^-4 mol
n H3PO4 = 7,5·10^-4 mol
n Ba(H2PO4)2 = 0 mol

Dopo reazione:
n Ba(OH)2 = 0,0005 - (7,5·10^-4 / 2) = 1,25·10^-4 mol
n H3PO4 = 0 mol
n Ba(H2PO4)2 = (7,5·10^-4 / 2) = 3,75·10^-4 mol

quindi:
n OH- = (1,25·10^-4 x 2) = 2,5·10^-4 mol
n H2PO4- = (3,75·10^-4 x 2) = 7,5·10^-4 mol

Rimane quindi della base forte OH- in grado di reagire ancora con l'acido debole H2PO4- e, dopo reazione avremo:
n OH- = 0 mol
n H2PO4- = 5,0·10^-4 mol
n HPO42- = 2,5·10^-4 mol

Siamo quindi in presenza di un tampone H2PO4-/HPO42-, da cui:
[H+] = Ka2 x n H2PO4-/n HPO42-
pH= 7,70

[FabrizioM]

Professoressa io non capisco perché la base che è in difetto non viene consumata tutta. Ma quello in difetto risulta H3PO4.

[LuiCap]

Perché la base bifunzionale reagisce in rapporto 2:1 con l'H3PO4.

Inizio:
n Ba(OH)2 = 5,0·10^-4 mol
n H3PO4 = 7,5·10^-4 mol

Quindi:
1 mol Ba(OH)2 : 2 mol H3PO4 = x mol Ba(OH)2 : 7,5·10^-4
x = 3,75·10^-4 mol Ba(OH)2

Perciò, visto che le mol iniziali di Ba(OH)2 sono 5,0·10^-4
3,75·10^-4 mol Ba(OH)2 reagiscono
(5,0·10^-4 - 3,75·10^-4) = 1,25·10^-4 mol Ba(OH)2 restano in eccesso

[FabrizioM]

Professoressa le chiedo scusa, avevo fatto un ragionamento sbagliato perchè non avevo bilanciato. Errore di distrazione e stanchezza.