Un calcolo di grado di idrolisi

Tommaso ha scritto:

Salve professoressa, le scrivo perché avrei bisogno del suo aiuto riguardo la risoluzione di questo esercizio. Ecco il testo.

50 cm3 di una soluzione 1,80·10-2 M di HCl sono aggiunti a 50 cm3 di una soluzione di NH3 1,00·10-2 M. Calcolare il pH della soluzione risultante e il grado di idrolisi dello ione ammonio. (Kb =1,85·10-5)

Il pH sono riuscito a calcolarlo e il risultato che ottengo è quello giusto. Ciò che non riesco a trovare è la concentrazione di NH4+ idrolizzato che mi serve per poi potermi calcolare il grado di idrolisi dello ione ammonio.

 

Ecco la risposta:

Per calcolare il grado di idrolisi della soluzione risultante devi prendere in considerazione la seguente reazione di equilibrio (reazione di idrolisi):

NH4+(aq)  + H2O(l) = NH3(aq) + H3O+(aq)

Per determinare la concentrazione di ioni ammonio che restano a equilibrio raggiunto è necessario risolvere un classico problema sull’equilibrio chimico. Tenendo presenti i valori di concentrazione di H3O+ e di NH4+ che certamente hai calcolato, e indicando con x mol/L la concentrazione molare di ioni ammonio che idrolizzano, si ottiene quanto segue:

[H3O+]risultante = 4,00·10-3 mol/L         [H3O+]eq (dopo idrolisi) = (4,00·10-3 + x) mol/L ≈ 4,00·10-3 mol/L

[NH4+]risultante = 5,00·10-3 mol/L      [NH4+]eq (dopo idrolisi) = (5,00·10-3x) mol/L ≈ 5,00·10-3 mol/L     

[NH3]eq = x mol/L

Keq = [NH3]eq · [H3O+]eq / [NH4+]eq = Ka NH4+ = Kw / Kb NH3

4,00·10-3x / 5,00·10-3 = 1,00·10-14 / 1,85·10-5

4,00·10-3x = 5,41·10-10 · 5,00·10-3

x = 6,76·10-10

[NH3]eq = [NH4+]che idrolizza = 6,76·10-10 mol/L

grado di idrolisi = [NH4+]che idrolizza / [NH4+]iniziale = 6,76·10-10 mol/L / 5,00·10-3 mol/L = 1,35·10-7

Com’era prevedibile tenendo conto dell’eccesso di acido cloridrico presente nella soluzione risultante, il grado di idrolisi degli ioni ammonio è molto piccolo; gli ioni H3O+ già presenti nella soluzione risultante, infatti, fanno spostare a sinistra l’equilibrio di idrolisi. Risulta quindi legittima l’approssimazione introdotta nel calcolo del grado di idrolisi quando si è trascurato il termine x come valore additivo o sottrattivo di quantità molto più grandi.           

Per la lezione