Aula di Scienze

Aula di Scienze

Persone, storie e dati per capire il mondo

Speciali di Scienze
Materie
Biologia
Chimica
Fisica
Matematica
Scienze della Terra
Tecnologia
I blog
Sezioni
Come te lo spiego
Science News
Podcast
Interviste
Video
Animazioni
L'esperto di matematica
L'esperto di fisica
L'esperto di chimica
Chi siamo
Cerca
L'esperto di chimica

Un esercizio sul pH da risolvere

Loris mi chiede di calcolare in quale rapporto si devono miscelare una soluzione 0,08 M di acido acetico e unasoluzione di NaOH 0,18 M, per avere una soluzione a pH circa 4,5.
leggi
Loris ha scritto: Per qualcuno la scuola non è ancora finita.......... Le chiedo di risolvere questo esercizio. Disponendo di una soluzione 0,08 M di acido acetico (pKa = 4,7) e di un'altra soluzione di NaOH 0,18 M,  calcola in quale rapporto si devono miscelare per avere una soluzione a pH circa 4,5. Grazie.   Rispondo così: Miscelando in quantità opportune una soluzione di NaOH a una soluzione di acido acetico si  ottiene una soluzione tampone. Dal pH possiamo allora ricavare [H+], e da questa, applicando l’equazione di Henderson-Hasselbach, possiamo calcolare il rapporto Ca/Cs;

[H+] = 10-pH = 10-4,5 mol/L         Ka = 10-4,7

[H+] =  Ka · Ca/Cs     Ca/Cs = [H+]/Ka = 10-4,5/10-4,7 = 1,6

Affinché il pH della soluzione sia 4,5, il rapporto tra la concentrazione dell’acido acetico e la concentrazione della sua base coniugata, CH3COO-, deve quindi essere 1,6. La soluzione di partenza contiene, però, soltanto acido acetico; affinché essa diventi una soluzione tampone è necessario trasformare una parte dell’acido acetico nella sua base coniugata, lo ione acetato. Tale trasformazione può essere ottenuta per aggiunta di NaOH alla soluzione; avviene, infatti, la seguente reazione acido-base

CH3COOH(aq) + NaOH(aq) → CH3COONa(aq) + H2O

da cui si forma un sale, l’acetato di sodio, che in acqua è completamente dissociato in ioni CH3COO- e Na+. A questo punto, per definire il valore di Ca e Cs devi tenere presente le seguenti considerazioni.
  • Possiamo sostituire a Ca e Cs il corrispondente numero di moli, na e ns, poiché entrambe le specie sono disciolte nello stesso volume di soluzione.
  • La somma delle moli di acido acetico rimaste a fine reazione e di quelle di acetato di sodio che si sono formate dalla reazione deve corrispondere alle moli di acido acetico presenti nella soluzione iniziale; supponendo di avere 1 L di soluzione 0,08 M, tale somma corrisponde a 0,08 mol.
  • Il rapporto  na/ns deve valere 1,585.
Quindi:

na/ns = 1,585            na + ns = 0,08    

Mettendo a sistema queste due relazioni e risolvendo si ottiene:

na = 0,05 mol             ns = 0,03 mol   

In conclusione, per aggiunta di 0,03 mol di NaOH a 0,08 mol di acido acetico, si formano 0,03 mol di acetato di sodio e restano 0,05 mol di acido acetico non neutralizzate dalla base. Ora non resta che calcolare il volume di NaOH contenente 0,03 mol:

V NaOH = n/M = 0,03 mol / 0,18 mol/L = 0,166 L

In definitiva, per ottenere una soluzione a pH 4,5 circa, è necessario aggiungere 0,166 L di NaOH 0,18 M ad ogni litro di soluzione 0,08 M di acido acetico. Il rapporto con cui vanno miscelate le due soluzioni è pertanto 1 L / 0,166 L = 6; in altre parole, il volume di soluzione di acido acetico deve essere 6 volte più grande del volume di soluzione di NaOH, cioè le due soluzioni vogliono miscelate nel rapporto di 6 : 1.

Devi completare il CAPTCHA per poter pubblicare il tuo commento