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Il pH di una soluzione di acido debole

Gioia mi chiede di calcolare il pH della soluzione che si ottiene quando si mescolano 200 mL di soluzione 0,01 M di acido idrossiacetico (pKa = 3,83) con 300 mL di soluzione 0,04 M dello stesso acido.
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Gioia ha scritto: Cortesemente le chiedo di poter spiegare questo problema. Si mescolano 200 mL di soluzione 0,01 M di acido idrossiacetico (pKa = 3,83) con 300 mL di soluzione 0,04 M dello stesso acido. Calcola il pH della soluzione finale. La ringrazio anticipatamente. [il libro dice 2,7]   La spiegazione è questa: Per determinare il pH è necessario conoscere la concentrazione degli ioni H+, il cui valore può essere calcolato conoscendo la concentrazione dell’acido debole, Ca, e la sua costante di dissociazione Ka. Per quanto riguarda la concentrazione dell’acido, si devono calcolare le quantità in moli contenute nelle due aliquote, sommarle e rapportarle al volume di soluzione complessivo. Per il calcolo della concentrazione idrogenionica, piuttosto che ricorrere alla formula approssimata [H+]2 = Ka·Ca, è meglio risolvere l’equazione di 2° grado che si ottiene a partire dall’espressione della Ka stessa, visto che il suo valore è più grande di 10-5. Relazioni e calcoli sono questi:

nacido in 200 mL = M·V = 0,01 mol/L · 0,200 L = 2·10-3 mol

nacido in 300 mL = M·V = 0,04 mol/L · 0,300 L = 1,2·10-2 mol

nacido totale = 2·10-3 mol + 1,2·10-2 mol = 1,4·10-2 mol

Vtotale = 0,200 L + 0,300 L = 0,500 L

Ca = n/V = 1,4·10-2 mol/0,500 L = 2,8·10-2 mol/L

Ka = 10-pKa = 10-3,83 = 1,48·10-4

CH2(OH)COOH(aq) = H+(aq)+ CH2(OH)COO-(aq)

Ka = [H+]· [CH2(OH)COO-] / [CH2(OH)COOH]

[H+]= [CH2(OH)COO-] = x          [CH2(OH)COOH] = Ca - x

1,48·10-4 = x2 / 2,8·10-2 - x

x2 + 1,48·10-4 x – 4,144·10-4 = 0

x1 = 1,96·10-3             x2 = non accettabile

[H+] =1,96·10-3 mol/L

pH = -log [H+] = -log 1,96·10-3 = 2,7

Ecco fatto…il risultato è quello atteso.
1 Commenti
A

Alan

01 novembre 2022 alle 16:27

Le vorrei far notare che il termine noto dell'equazione di secondo grado è 4,144× 10 ^ -6

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