- 0,3 g di acido cloridrico sono aggiunti a 0,5 L di una soluzione 0,1 M di monoidrogenofosfato di sodio. Calcolare il pH della soluzione ottenuta.
- 0,3 g di idrossido di sodio sono aggiunti a 0,5 L di una soluzione 0,1 M di diidrogenofosfato di sodio. Calcolare il pH della soluzione ottenuta.
nHCl = 0,3 g / (36,458 g/mol) = 0,0082 mol
[HCl] = 0,0082 mol / 0,5L = 0,016 M
Il monoidrogenofosfato di sodio si dissocia inNa2HPO4 → 2 Na+ + HPO42-
mentre in soluzione acquosa, l'acido cloridrico libera ioni H3O+ in concentrazione pari a 0,016 M:HCl + H2O → H3O+ + Cl-
Gli ioni idronio liberati vanno a spostare gli equilibri che vedono lo ione monoidrogenofosfato come protagonista, verso la formazione di una pari quantità di ione diidrogenofosfato:HPO42- + H3O+ → H2PO4- + H2O
Pertanto, dopo la miscelazione, si avranno le seguenti concentrazioni:[HPO42-] = 0,1 M - 0,016 M = 0,084 M
[H2PO4-] = 0,016 M
e di fatto, l'aggiunta di un acido forte alla soluzione di monoidrogenofosfato di sodio ha dato origine ad una soluzione tampone. Per calcolare il pH della soluzione possiamo quindi utilizzare l'equazione di Henderson-Hasselbalch, relativa al seguente equilibrio:H2PO4- + H2O = HPO42- + H3O+
con Ka2 = 7,9·10-8 a 25 °C. Quindi:pH = pKa2 + log ([HPO42-]/[ H2PO4-]) = 7,10 + log (0,084/0,016) = 7,82
Tenendo conto del numero corretto di cifre significative, il pH della soluzione vale 7,8. Problema 2 Come nel problema precedente, inizierei calcolando la concentrazione di idrossido di sodio dopo la miscelazione:nNaOH = 0,3 g / (40 g/mol) = 0,0075 mol
[NaOH] = 0,0075 mol / 0,5 L= 0,015 M
Il diidrogenofosfato di sodio si dissocia inNaH2PO4 → Na+ + H2PO4-
mentre in soluzione acquosa l'idrossido di sodio libera ioni OH- in concentrazione pari a 0,015 M:NaOH → Na+ + OH-
Gli ioni idrossido liberati vanno a spostare gli equilibri che vedono lo ione diidrogenofosfato come protagonista, verso la formazione di una pari quantità di ione monoidrogenofosfato:H2PO4- + OH- → HPO42- + H2O
Pertanto, dopo la miscelazione, si avranno le seguenti concentrazioni:[H2PO4-] = 0,1 M - 0,015 M = 0,085 M
[HPO42-] = 0,015 M
Anche in questo caso, l'aggiunta di una base forte alla soluzione di diidrogenofosfato di sodio ha originato la formazione di una soluzione tampone, il cui pH è calcolabile riferendosi allo stesso equilibrio dell'esercizio precedente:pH = pKa2 + log ([HPO42-]/[ H2PO4-]) = 7,10 + log (0,015/0,085) = 6,35
Tenendo conto del numero corretto di cifre significative, il pH della soluzione vale 6,4.