problema tampone

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claudia

2021-10-03 07:45

A 300 mL di cloruro di ammonio 0.120 M vengono aggiunti 100 mL di ammoniaca 0.300 M. Calcolare il pH della soluzione sapendo che Kb per l’ammoniaca vale 1.81.10-5M.

Moli NH4Cl= 0.120 M * 0.300 L = 0.0360 mol

Moli NH3= 0.100 L * 0.300 M= 0.0300 moli

Molarità NH3= 0.0300 mol/ 0.400 L= 0.0750 mol/L

Molarità NH4^+= 0.0360 mol/0.400L= 0.0900 mol/L

pH= 9.25+ log(0.0750 mol/L/ 0.0900 mol/L)= 9.17

Corretto? Grazie

LuiCap

2021-10-03 09:28

Non so più come dirtelo che:

- si possono usare le moli, quindi è inutile calcolare la molarità;

- bisogna arrotondare in modo corretto.

pH = pKa + log (nb / na)

pH = 9,26 + log (0,0300 mol NH3 / 0,0360 mol NH4+)

pH = 9,26 + log 0,833

pH = 9,26 - 0,0792 = 9,18

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claudia

2021-10-03 09:55

ok, devo abituarmi ad inserire le moli e non le concentrazioni quando non necessario, anche se mi viene automatico inserire le molarità, comunque nella fretta e ansia ho sbagliato l'approssimazione della pKa, ora mi trovo, grazie mille per l'aiuto e per i consigli.

LuiCap

2021-10-03 10:50

Ti propongo il seguente esercizio:

25,0 mL di acido dicloroacetico 0,132 M (CHCl2COOH; Ka = 3,30·10^-2) vengono addizionati con idrossido di sodio 0,0995 M. Calcolare il pH della soluzione dopo:

- 0,0 mL di NaOH;

- 10,0 mL di NaOH

- 16,6 mL di NaOH

- 33,2 mL di NaOH

- 35,0 mL di NaOH

claudia

2021-10-04 10:11

Grazie per l'esercizio, ora li svolgo: a) Moli CHCl2COOH= 0.0250 L * 0.132 mol/L= 0.00330 moli Moli NaOH= 0 pH= 2.48. b) Moli CHCl2COOH= 0.00330 mol Moli NaOH= 0.0995 mol/L*0.0100L= 0.000995 mol CHCl2COOH + OH^- --- CHCl2COO^- + H2O CHCl2COOH= 0.0660 mol/L CHCl2COO^-= 0.0284 mol/L pH= 1.48+log(0.0284/0.0660)= 1.11 c) Moli CHCl2COOH= 0.00330 mol Moli NaOH= 0.00115 mol Molarità CH2ClCOOH= 0.0517 M Molarità CHCl2COO^-= 0.0276 M pH= 1.48+log(0.0276/0.0517)=1.21 d) Moli CHCl2COOH= 0.0250 L * 0.132 M= 0.00330 mol Moli NaOH= 0.0332 L * 0.0995 M= 0.00330 mol CHCl2COO^- + H2O --- CHCl2COOH + OH^- pH= 7.12 e) Moli CHCl2COOH= 0.0250 L * 0.0132 mol/L= 0.0330 mol Moli NaOH= 0.0350 L * 0.0995 mol/L= 0.00348 mol CHCl2COOH + OH^- --- CHCl2COO^- + H2O OH^-= 0.000180 moli CHCl2COO^-= 0.00330 moli Molarità OH^-= 0.00330 Mà Molarità CHCl2COO^-= 0.0550 M CHCl2COO^- --- CHCl2COOH + OH^- 0.0550 0 0.00330 -x x +x 0.0550-x x 0.0330+x Imposto: 3.03*10^-13= (0.00300+x)(x)/(0.0550-x) Però il risultato mi viene 0 ed un numero negativo. x1= 0 x2= -3.00*10^-3 Se proseguo normalmente ottengo: 3*10^-4 pOH= 3.52 pH= 10.48 Grazie

LuiCap

2021-10-04 14:10

I risultati corretti sono:

a) 1,29

b) 1,60

c) 1,83

d) 7,12 no, 7,28

e) 11,48

Non è possibile usare formule approssimate perché l'acido dicloroacetico ha una Ka piuttosto elevata.

Per i punti a), b), c) e d) bisogna sempre risolvere un'equazione di secondo grado.

claudia

2021-10-04 14:28

ok, ora ho capito, quindi essendo la Ka troppo alta bisogna risolvere l'equazione di secondo grado

LuiCap

2021-10-04 16:07

Mi correggo, il risultato del punto d) è:

d) 7,28

Anche per questo pH occorre risolvere un'equazione di secondo grado.

claudia

2021-10-05 09:44

procedendo per punti: a) mi trovo 1.30, svolgendo la sequente equazione di secondo grado: 3.30*10^-2= x^2/(0.132-x) Non mi trovo con 1.29 b) mi trovo 1.11, non capisco, se l'acido debole è in eccesso, ho una soluzione tampone giusto? Gentilmente, potrei capire cosa intendere per risolvere equazione di secondo grado in una soluzione tampone?

LuiCap

2021-10-05 11:02

a) È sempre la solita questione di arrotondamento nei calcoli intermedi.

b) Non è possibile che, addizionando una base forte ad un acido debole, il pH diminuisca. :-(

Essendo la Ka elevata, non è possibile trascurare la x come termine sottrattivo ed additivo per calcolare il pH del tampone.

CHCl2COOH.jpg
CHCl2COOH.jpg

claudia

2021-10-05 12:20

ho capito il punto b, come faccio a capire che non posso trascurare la x (nel caso di una soluzione tampone)? Mi bastava capirlo dal fatto che il pH tra un acido debole e l'aggiunta di una base forte sia diminuito e non aumentato?

LuiCap

2021-10-05 12:51

Adottando la formula semplificata si ottiene:

[H3O+] = 3,30·10^-2 · 6,59·10^-2 / 2,84·10^-2 = 7,64·10^-2 mol/L

pH = - log 7,64·10^-2 = 1,12

Non può essere, per due motivi:

- il pH è diminuito e non aumentato;

- la [H3O+] è dello stesso ordine di grandezza (10^-2) delle concentrazioni dell'acido debole e della sua base coniugata nel tampone; infatti:

(7,64·10^-2 /6,59·10^-2) · 100 = 116 > 5 non accettabile

(2,84·10^-2 /6,59·10^-2) · 100 = 269 > 5 non accettabile

claudia

2021-10-05 12:55

ho capito, grazie, chiarissimo. La prof non ci aveva mai dato un caso in cui ci sia una soluzione tampone in cui bisognava usare la soluzione non semplificata (Henderson-Hasselbach).

claudia

2021-10-07 10:59

scusi il disturbo riguardo il punto c: Moli CHCl2COOH= 0.0250 L * 0.132 mol/L= 0.00330 moli Moli NaOH= 0.0166 L * 0.0995 mol/L= 0.00165 moli Moli CHCl2COOH= 0.00165 mol Moli CHCl2COO^-= 0.00165 moli Volume totale= 0.0416L CHCl2COOH + H2O ---- CHCl2COO^- + H3O^+ 0.0397 0.0397 0 -x +x x 0.0397-x 0.0397+x x Imposto che devo risolvere l'equazione di secondo grado perchè: 0.0331*100/0.0397= 83.4 che è maggiore di 5. Va bene impostato così? Mi viene 1.82

claudia

2021-10-07 14:04

Altra domanda, per capire quando non usare l'equazione di henderson hasselbach posso guardare anche la Ka? Se ad esempio ha un valore abbastanza elevato (10^-2,10^-1,1) devo capire che devo ovviamente usare la formula estesa? Ma posso anche osservare che la concentrazione di H^+ è dello stesso ordine di grandezza delle concentrazioni dell'acido debole e della base coniugataì? Giusto? La prof non ci ha mai dato casi in cui dovevo usare la formula per esteso in caso di tamponi, per questo mi sono trovata impreparata e volevo capire come procedere.... grazie

LuiCap

2021-10-07 14:09

Per fortuna ti sei corretta da sola... due orette fa avevo letto una risposta sbagliata!!!

CHCl2COOH + H2O --> CHCl2COO- + H3O+

0,0396............./.......... 0,0396.......... 0

-x..................../.............+x.............+x

0,0397-x........../.......... 0,0397+x........x

x^2 + 7,26·10^-2x - 131·10^-3 = 0

[H3O+] = 1,49·10^-2 mol/L

pH = 1,83

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claudia

2021-10-07 14:12

Altra domanda, per capire quando non usare l'equazione di henderson hasselbach posso guardare anche la Ka? Se ad esempio ha un valore abbastanza elevato (10^-2,10^-1,1) devo capire che devo ovviamente usare la formula estesa? Ma posso anche osservare che la concentrazione di H^+ è dello stesso ordine di grandezza delle concentrazioni dell'acido debole e della base coniugataì? Giusto?

La prof non ci ha mai dato casi in cui dovevo usare la formula per esteso in caso di tamponi, per questo mi sono trovata impreparata e volevo capire come procedere.... grazie

LuiCap

2021-10-07 14:13

claudia ha scritto:

Altra domanda, per capire quando non usare l'equazione di henderson hasselbach posso guardare anche la Ka? Se ad esempio ha un valore abbastanza elevato (10^-2,10^-1,1) devo capire che devo ovviamente usare la formula estesa? Ma posso anche osservare che la concentrazione di H^+ è dello stesso ordine di grandezza delle concentrazioni dell'acido debole e della base coniugataì? Giusto?

La prof non ci ha mai dato casi in cui dovevo usare la formula per esteso in caso di tamponi, per questo mi sono trovata impreparata e volevo capire come procedere.... grazie

Certo, è quello che ho scritto alle risposte #6 e #12.

I seguenti utenti ringraziano LuiCap per questo messaggio: claudia

claudia

2021-10-07 14:15

quindi mi basta guardare la Ka e se la concentrazione di H^+ ottenuta è dello stesso ordine di grandezza di acido debole e base coniugata, mentre se è dell'ordine di grandezza minore rispetto ad acido debole e base coniugata uso la formula approssimata. ALtro dubbio, nel caso in cui la concentrazione di H^+ sia maggiore rispetto all'ordine di grandezza di acido debole e base coniugata, posso usare sempre l'approssimazione di henderson- hasselbach oppure devo risolvere tutta l'equazione di secondo grado?

LuiCap

2021-10-07 14:48

quindi mi basta guardare la Ka e se la concentrazione di H^+ ottenuta è dello stesso ordine di grandezza di acido debole e base coniugata, mentre se è dell'ordine di grandezza minore rispetto ad acido debole e base coniugata uso la formula approssimata.

In un primo tempo si calcola la [H+] con la formula approssimata, poi si verifica.

Se

([H+]/Ca) · 100 è maggiore di 5, NON si può usare la formula approssimata.

ALtro dubbio, nel caso in cui la concentrazione di H^+ sia maggiore rispetto all'ordine di grandezza di acido debole e base coniugata, posso usare sempre l'approssimazione di henderson- hasselbach oppure devo risolvere tutta l'equazione di secondo grado?

Idem risposta precedente.

claudia

2021-10-07 15:55

ok grazie, il primo caso ossia concentrazione di ioni idrogeno * 100/concentrazione iniziale minore di 5, lo applico nel caso di pH di un acido debole generico. Mentre il confronto con gli ordini di grandezza lo applico nel caso di tamponi. Quindi se ho capito bene, quando la concentrazione di H^+ è maggiore delle concentrazioni di acido debole e base coniugata o base debole e acido coniugata si deve svolgere tutto, senza formula approssimata, giusto? Faccio tutte queste domande e approfitto della sua gentilezza perchè è molto chiara ed io segno tutto come appunto sul quaderno, grazie

LuiCap

2021-10-07 16:17

Non ci capiamo!!!

Il calcolo

([H+]/Ca) · 100 < 5

significa confrontare gli ordini di grandezza della [H+] e della Ca, quindi si deve applicare sempre.

L'equilibrio di un acido debole e di un tampone acido debole/sua base coniugata è regolato dalla stessa Ka:

Ka = [A-][H+]/[HA]

Nel caso di un acido debole la concentrazione iniziale sia di [A-] che di [H+] è zero.

Nel caso di un tampone solo [H+] è zero.

Esempi:

0,01·100/0,1 = 10 si applica la formula non approssimata

0,001·100/0,1 = 1 si applica la formula approssimata

0,05·100/0,1 = 50 si applica la formula non approssimata

claudia

2021-10-07 16:52

si ho capito, ma si può anche capire confrontando le concentrazioni di acido debole e base coniugata con le concentrazioni di ioni idrogeno? Se devo applicare la formula ([H+]/Ca) · 100 < 5, la devo applicare sia per l'acido debole che per la base coniugata, giusto?

LuiCap

2021-10-07 17:12

si ho capito, ma si può anche capire confrontando le concentrazioni di acido debole e base coniugata con le concentrazioni di ioni idrogeno?

Confrontare senza avere un parametro sul quale valutare la differenza dell'ordine di grandezza non significa nulla. Spiega cosa significa per te "confrontare".

Se devo applicare la formula ([H+]/Ca) · 100 < 5, la devo applicare sia per l'acido debole che per la base coniugata, giusto?

([H+]/Ca) · 100 < 5 confronto con l'acido debole

([OH-]/Cb) · 100 < 5 confronto con la base debole coniugata

claudia

2021-10-08 10:23

grazie