calcolo del pH, anche questa sera ci provo....

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emanuele marra

2016-03-31 17:41

Salve a tutti,, 

propongo un esercizio e la mia soluzione.

Calcolare il pH di una soluzione 0,125 M di Na2HPO4 (H3PO4 Ka1=7,1x10^-3, Ka2 = 6,2x10^-8, Ka3 = 4,4x10^-13)

Allora:

Na2HPO4 + H20 = 2Na (+) + HPO4(2-)

HPO4(2-) è un anfotero, HPO4(2-) + H20 = H2PO4 (-) + OH (-) Ka2     e HPO4(2-) + H2O = PO4 (3-) + H3O (+) Ka3

pH = (pKa2 + pKa3)/2 = (7,20 + 12,35)/2 = 9,8

corretto?

grazie a tutti.....

LuiCap

2016-03-31 18:39

È corretto.

La costante del primo equilibrio che hai scritto è una Kb2 = Kw/Ka2

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emanuele marra

2016-03-31 19:23

quindi il calcolo corretto sarebbe:

pH = (pKb2 + pKa3)/2 = (6,79 + 12,35)/2 = 9,57

Grazie.

LuiCap

2016-03-31 20:04

No, il calcolo del pH è corretto.

È la stessa dimostrazione che ho scritto giorni fa per HAsO4(2-).

Adesso hai HPO4(2-).

In generale HA(2-).

Se hai HA(-)

pH = (pKa1 + pKa2)/2

Se hai H2A(-)

pH = (pKa1 + pKa2)/2

Se hai HA(2-)

pH = (pKa2 + pKa3)/2

Se hai un sale AB formato da un acido debole e da una base debole

pH = (pKa + pKb)/2

Un esempio tipico è l'NH4CH3COO.

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LuiCap

2016-03-31 22:11

LuiCap ha scritto:

Se hai un sale AB formato da un acido debole e da una base debole

pH = (pKa + pKb)/2

Un esempio tipico è l'NH4CH3COO.

Correggo l'ultima formula:

pH = 7 + (pKa - pKb)/2

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emanuele marra

2016-05-08 13:27

Salve a tutti, vi propongo un nuovo esercizio e la mia soluzione.

Determinare il pH delle seguenti soluzioni acquose:

a) una soluzione di H2CO3 0,050 M (Ka1 = 4,3x10^-7; Ka2 = 4,7x10^-11).

b) a 240 ml della soluzione 0,050 M di H2CO3 (a) si fanno due aggiunte successive di 200 ml di una soluzione acquosa di NaOH 0,060 M. Determinare il pH dopo ogni aggiunta.

c) una soluzione acquosa 0,150 M di NH3 (Kb = 1,8x10^-5).

d) a 150 ml della soluzione di NH3 0,150 M (c) si aggiungono 150 ml di NH4Cl 0,200 M.

e) una soluzzione acquosa di KClO4 3,2x10^-6 M. 

Soluzioni:

a) [H+] = radq Ka1xCa=radq 4,3x10^-7x0,05= 0,00014   pH=-log[H+] = 3,85

b) prima aggiunta

 l'aggiunta dell' idrossido di sodio porta a questa reazione (soluzione tampone): H2CO3 + 2NaOH = Na2CO3 + 2 H2O; dopo la prima aggiunta abbiamo: moli H2CO3 = 0,05x0,240= 0,012M e NaOH=0,06x0,200=0,012M. Le moli di NaOH sono insufficienti per reagire con tutte le moli di H2CO3 (ne occorrerebbero 0,024). Abbiamo che le moli in eccesso di H2CO3 sono 0,006, le moli di Na2CO3 che si sono formate sono 0,006.

La concentrazione M di H2CO3 = 0,006/0,440=0,0136

La concentrazione M di Na2CO3 = 0,006/0,440=0,0136

pH=pKa+log[Na2CO3]/[H2CO3]=6,36+log1=6,36 

seconda aggiunta

moli di NaOH = 0,024; in questo caso tutte le moli di H2CO3 reagiscono. La concentrazione del sale = 0,012/0,640=0,019M e l'equilibrio d'idrolisi è:Na2CO3+2H20 = 2NaOH+H2CO3, Kn=Kw/Ka=1x10^-14/4,3x10^-7=0,232x10^-7. All'equilibrio avremo:  0,019-x (Na2CO3) = 2x (NaOH) + x (H2CO3), da questo Kn=0,232x10^-7=2X^2/0,019=x=[OH-]=radq (0,019x0,232x10^-7)/2=1,5x10^-5   pOH=4,82 ed infine pH=9,17.

c)[OH-]=radqKbxC=0,00164  pOH=2,78 e pH=11,21

d)n moli NH3=0,150x0,150=0,0225, n moli NH4Cl=0,150x0,2=0,03. [OH-]=Kbxns/nb=1,8x10^-5x0,03/0,0225=2,4x10^-5  pOH=4,61 e pH=9,38

e) il ph è neutro in quanto il sale proviene da una base forte (KOH) ed un acido forte (HClO4) ed in soluzione non si idrolizza.

Cosa ne dite? grazie a tutti

LuiCap

2016-05-08 19:41

Punto a)

Il procedimento è corretto, però devi imparare ad usare la calcolatrice in modo corretto, senza fare arrotondamenti sbagliati nei calcoli intermedi.

Punto b)

Dopo la prima aggiunta di NaOH hai considerato, sbagliando, che si formi una soluzione tampone H2CO3/CO3(2-); questa non è una soluzione tampone: la base coniugata dell'acido debole H2CO3 è una specie con un solo atomo di idrogeno in meno, cioè HCO3(-).

La risoluzione può essere quella allegata, oppure si può considerare che si formino 0,0060 moli di CO3(2-) e rimangano 0,0060 moli di H2CO3, che reagiscono ulteriormente fra loro formando 0,0060 moli di HCO3- in un volume totale di 440 mL.

Dopo la seconda aggiunta di NaOH hai considerato correttamente che in soluzione rimanga solo lo ione CO3(2-), però dopo hai sbagliato a considerare la sua reazione di idrolisi in acqua.

pH vari 1.jpg
pH vari 1.jpg
pH vari 2.jpg
pH vari 2.jpg

pH vari 5.jpg
pH vari 5.jpg

Punto c)

Il procedimento è corretto; c'è solo un arrotondamento sbagliato nel calcolo del pH.

Punto d)

Hai considerato in modo corretto che si formi una soluzione tampone fra la base debole NH3 e il suo acido coniugato NH4(+), ma nella formula per il calcolo della [OH-] hai invertito il rapporto ns/nb.

pH vari 3.jpg
pH vari 3.jpg

Punto e)

Ho cancellato quello che avevo scritto riguardo a questo punto perché avevo scritto una enorme cavolata (lo ione ClO4- è una base molto debole, non molto forte come avevo scritto.

Resta comune il fatto che il trattamento completo del calcolo del pH di questa soluzione debba, secondo me, tener conto della sua concentrazione molto bassa (3,2·10^-6 M).

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emanuele marra

2016-05-10 13:25

ti ringrazio per i commenti, molto utili........


un dubbio sul punto e: non ho trovato nulla circa il calcolo del pH nel caso di concentrazioni molto basse, come si dovrebbe procedere secondo te in questi casi? grazie.

emanuele marra

2016-05-11 19:37

vi invio un esercizio simile a quello precedente e spero che la mia soluzione sia corretta.....altrimenti c'è grossa crisi.

determinare il pH:

a) una soluzione di H2Te 0,100 M (Ka1 = 2,3x10^-3, Ka2 = 1x10^-11)

b) a 200 ml della soluzione del punto a si fanno due aggiunte successive di 40 ml di una soluzione acquosa di KOH 0,250 M. Determinare il pH dopo ogni aggiunta.

soluzione:

a) [H+] = radq Ka1*c = 0.0152 pH=1.82

b) prima aggiunta : H2Te + KOH = KHTe + H20 (spero), moli H2Te= 0.02 moli KOH = 0.01 si formeranno 0.01 moli di KHTe, lo ione HTe- dovrebbe essere un anfolita. [H+]=radq Ka1*Ka2=1.51x10^-7 pH=6.82

seconda aggiunta: KHTe + KOH = K2Te + H2O; moli KOH=0.01, [K2Te] = 0.01/0.280 = 0.036 M. [OH-] = radq Kw/Ka2 *Cs= radq 10^-14/10^-11*0.036 = 0.006 pOH = 2.22 pH = 11.77

spero vivamente sia corretto.

Domanda: so che le forme intermedie degli acidi poliprotici sono anfoliti, ma in quali altri casi si formano gli anfoliti?

grazie mille

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LuiCap

2016-05-11 20:54

Anche le forme intermedie delle basi deboli polibasiche sono degli anofoliti:

R-(NH2)3 + H+ --> R-(NH2)2(NH3)+

R-(NH2)2(NH3)+ + H+ --> R-(NH2)(NH3)2+2

Per quanto riguarda l'esercizio mi dispiace metterti in crisi, ma è sbagliato... meglio ora che all'esame ;-)

H2Te + KOH 1.jpg
H2Te + KOH 1.jpg
H2Te + KOH 2.jpg
H2Te + KOH 2.jpg

H2Te + KOH 3.jpg
H2Te + KOH 3.jpg

Quello che più mi dispiace è però vedere che i molti studenti in difficoltà su questo tipo di esercizi (e anche altri) immagino non abbiano mai costruito in pratica una curva di titolazione in laboratorio, sporcandosi le mani.

Una curva di titolazione come quella dell'esercizio "comunica" tantissime informazioni.

Ne cito una fra tutte: il 2° p.e. è rilevabile solo teoricamente perché la variazione di pH per ogni aggiunta di KOH è lenta e graduale, perciò è impossibile rilevarlo utilizzando un indicatore acido-base; quest'ultimo varierebbe il suo colore così gradualmente da non permettere di rilevare il punto di fine titolazione.

Quindi l'acido debole H2Te è titolabile solo come acido monoprotico.

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emanuele marra

2016-05-12 06:48

con questo tipo di esercizi ho ancora molte difficoltà, ahime...........hai ragione sul fatto che molti non hanno mai costruito una curva di titolazione, questo può dipendere dagli studenti ma anche dai professori. Considera che il corso di chimica inorganica che ho frequentato non ha previsto nemmeno un minuto in laboratorio. Tutta teoria e spiegata in modo grossolano. Non voglio colpevolizzare i professori ma secondo me è il sistema studenti-professori-programmi che funziona male.

grazie per i tuoi preziosi commenti.


la cosa che un po' mi rincuora è che vedendo la tua soluzione mi rendo conto che alcuni miei errori sono decisamente stupidi, dovuti più ad una mia disattenzione.......diciamo così, voglio vedere il bicchiere mezzo pieno.

LuiCap

2016-05-12 07:05

Forse mi sono espressa male, non volevo colpevolizzare gli studenti per la mancanza dell'attività di laboratorio, tutt'altro, ma chi istituisce dei corsi di chimica senza prevedere nulla di pratico.

emanuele marra

2016-05-12 08:29

altro esercizio simile:

Determinare il pH delle seguenti soluzioni: a) una soluzione di HBrO 0,250 M (Ka = 2,5x10^-9); b) a 300 ml della soluzione 0,250 M del punto a si aggiungono 180 ml di una soluzione acquosa di KOH 0,200 M. determinare il pH dopo l'aggiunta; c) determinare quanti ml di soluzione di KOH 0,200 M occorrono per titolare completamente 300 ml della soluzione 0,250 M di HBrO del punto a. E calcolare il pH al punto di equivalenza.

soluzione:

a) [H+] = radq Ka*C= 2.5x10^-5 pH=4.6

b) moli HBrO= 0.250x0.300=0.075, moli KOH=0.200x0.180=0.036; nella reazione si formeranno 0.036 moli di KBrO e rimarranno 0.039 moli di HBrO in un volume di 480 ml. Soluzione tampone= [H+]=2.5x10^-9x[HBrO]/[BrO-]=2.5x10^-9x0.039/0.036=2x10^-9 (circa) pH=8.57

c) occorrono 0,375 L di KOH per titolare completamente la soluzione di HBrO (ho fatto la proporzione 0.036:0.180=0.075:x ma non so se sia corretto). Al punto di equivalenza rimane solo il sale KBrO che in soluzione: KBrO+H2O=HBrO+KOH [OH-]= radq KW/KaxCs dove Cs=CaxVa/Va+Vb=0.250x0.300/0.300+0.375=0.111 [OH-]=radq 1x10^-14/2.5x10^-9x0.111=6.7x10^-4  pOH=3.17  pH=10.82

incrociamo le dita.......grazie per il vostro aiuto.

LuiCap

2016-05-12 09:14

Sì, è tutto corretto :-)

Solo un piccolo vizio di forma nella soluzione tampone.

Se scrivi:

[H+] = Ka x [HBrO]/[BrO-]

allora quando vai ad inserire i valori numerici si ha:

[H+] = 2,5·10^-9 x (0,039 mol / 0,480 L) / (0,036 mol / 0,480 L) = 2,7·10^-9 mol/L

Altrimenti si scrive:

[H+] = Ka x n HBrO/n BrO-

[H+] = 2,5·10^-9 x (0,039 mol / 0,036 mol) = 2,7·10^-9 mol/L

Altro modo, secondo me più intuitivo, per calcolare il volume di KOH al p.e.:

mol KOH = mol HBrO

M KOH x V KOH = M HBrO x V HBrO

0,200 mol/L x V (L) = 0,250 mol/L x 0,300 L

V KOH = 0,250 x 0,300 / 0,200 = 0,375 L = 375 mL

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emanuele marra

2016-05-12 17:49

yeah........sono felice, grazie mille.

LuiCap

2016-05-13 10:42

Se vuoi, prova (tu e anche altri, ovvio) a risolvere questi altri due esercizi ;-)

Esercizio 1

Calcola il pH dopo aggiunte successive di 8,0 - 10,0 - 25,0 - 30,0 - 32,0 e 45,0 mL di NaOH 1,00 M a 20,0 mL di un acido debole tetra protico H4A 0,500 M.

Per H4A:

Ka1 = 10^-1

Ka2 = 10^-5

Ka3 = 10^-8

Ka4 = 10^-11

Esercizio 2

Calcola il pH dopo aggiunte successive di 0,0 - 5,0 - 12,5 - 20,0 - 25,0 e 37,5 mL di HCl 0,200 M a 50,0 mL di Na3PO4 0,0500 M.

Per H3PO4:

Ka1 = 6,9·10^-3

Ka2 = 6,2·10^-8

Ka3 = 4,8·10^-13

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emanuele marra

2016-05-13 17:26

grazie, ci provo subito....

emanuele marra

2016-05-14 08:49

allora, soluzione esercizio 1:

dopo aggiunta di 8 ml di NaOH: pH=0,9 (circa)

dopo aggiunta di 10 ml di NaOH: pH=3 (circa)

dopo aggiunta di 25 ml di NaOH: pH=8 (circa)

dopo aggiunta di 30 ml di NaOH: pH=9,5 (circa)

dopo aggiunta di 32 ml di NaOH: pH=10,39 (circa)

dopo aggiunta di 45 ml di NaOH: mi sono bloccato......

cosa ne dici?

LuiCap

2016-05-14 17:16

4 risultati corretti su 7............. 57%......... puoi migliorare ;-)

H4A 1.jpg
H4A 1.jpg
H4A 2.jpg
H4A 2.jpg
H4A 3.jpg
H4A 3.jpg

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emanuele marra

2016-05-16 18:22

permettimi di dissentire, 4 risultati utili su 6........l'esercizio 1 chiedeva di determinare il pH dopo 6 aggiunte di NaOH. Scherzo ovviamente, sono contento del risultato, cercherò di migliorare con il secondo esercizio e ho capito gli errori ed il calcolo relativo all'ultima aggiunta, grazie.......

LuiCap

2016-05-16 19:05

Cavolo, sono proprio suonata... ero convinta di aver scritto anche "dopo l'aggiunta di 0,0 mL di NaOH"... scusami.

Infatti nell'esercizio 2 l'ho scritto ;-)

emanuele marra

2016-07-09 13:31

Salve a tutti.......non riesco a capire come procedere con questo esercizio:

determinare il pH di una soluzione ottenuta mescolando 150 ml di KOH 0.100M a 200 ml di Na2TeO3 0.100M.

Potreste darmi qualche dritta? grazie mille.

LuiCap

2016-07-09 14:02

Il KOH è una base forte che libera in acqua un numero di moli di ioni OH- uguale al numero di moli di KOH.

Lo ione TeO3(2-) è la base debole coniugata dell'acido debole diprotico H2TeO3 (pKa1 = 2,48; pKa2 = 7,70).

La base debole idrolizza in acqua in modo parziale liberando ioni OH-; questo equilibrio retrocede in presenza degli ioni OH- provenienti dalla base forte.

La concentrazione totale di ioni OH- sarà:

[OH-] tot = [OH-] da TeO3(2-) + [OH-] da KOH

da cui poi si ricava il pH della soluzione ottenuta.

emanuele marra

2016-07-09 14:15

la soluzione potrebbe essere questa (?):

[OH-] da KOH = 0.043 M (n. moli di KOH/V.tot della soluzione)

[OH-] da TeO3(2-) = 0.057 M (n.moli di TeO3^2-/V.tot della soluzione)

[OH-] tot. = 0.100 pOH = 1 pH = 13

spero sia corretto. Grazie.

LuiCap

2016-07-09 14:30

TeO3(2-) è una base debole, non ne hai tenuto conto.

emanuele marra

2016-07-09 14:45

ops......

[OH-] da TeO3^2- = radq Kw/Ka2*0.57 =1.7*10^-4

[OH-] tot. = 0.043 + 1.7*10^-4= 0.04317

pOH= 1.36 pH=12.63

cosa ne dite?

LuiCap

2016-07-09 14:52

Adesso ci siamo!!!

Il pH deve per forza essere minore di 13 (pH della sola base forte 0,100 M) perché dall'idrolisi di TeO3(2-) si formano OH- ma anche HTeO3(-) che si comporta sia da acido che da base.

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emanuele marra

2016-07-09 14:56

come sempre molto chiara........grazie.

emanuele marra

2016-07-19 13:06

altra domanda del compito con cui ho avuto difficoltà.......chiedo scusa per le scarse informazioni che posso fornirvi ma di quella giornata ricordo ben poco.....

l'esercizio chiedeva di calcolare il pH di una soluzione ottenuta mescolando NaOH (x ml e y M) con H3PO4 (x ml e y M), allora la reazione dovrebbe essere:

NaOH + H3PO4 = NaH2PO4 + H2O

ho calcolato il n. di moli e alla fine della reazione restano un certo n. di moli di NaOH ed un certo n. di moli di NaH2PO4, mentre le moli di H3PO4 vengono completamente utilizzate.

la mia domanda è: per il calcolo del pH devo tener conto della seguente reazione = NaH2PO4 + NaOH = Na2HPO4 + H2O ?? HPO4-- è un anfolita, quindi [H+]=radq Ka2*Ka3?? il ragionamento è corretto? come sempre vi ringrazio.

LuiCap

2016-07-19 13:22

Se alla fine dell'ultima reazione che hai scritto si azzerano le moli di entrambi i reagenti in soluzione resta solo HPO4(2-) allora la concentrazione di H+ si calcola come hai scritto.

Se invece testano H2PO4(-) e HPO4(2-) si forma un tampone.

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emanuele marra

2016-07-19 13:45

Capito, grazie mille.......

emanuele marra

2016-07-21 16:13

Salve a tutti, vorrei ringraziare tutti voi......oggi ho fatto l'esame di chimica inorganica ed è andata molto ma molto bene. Grazie per i vostri suggerimenti e per la vostra pazienza.

Ora tocca a chimica organica.......continuerò a tartassarvi.

Ancora grazie.

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