- 15 mL di HCl 0,10 M mescolati con 7,5 mL di KOH 0,20 M
- 15 mL di CH3COOH 0,10 M mescolati con 10 mL di KOH 0,20 M
- 15 mL di NH3 0,10 M mescolati con 10 mL di HNO3 0,20 M
- se alle soluzioni 1-3 vengono mescolate poche gocce di un indicatore HIn con le seguenti caratteristiche: pKa = 8, forma HIn incolore, forma In- rosso, che colore ha la soluzione risultante? (pKa CH3COOH = 4,8) (pKb NH3 = 4,8)
HCl(aq) + KOH(aq) → KCl(aq) + H2O
CH3COOH (aq) + KOH(aq) → CH3COOK(aq) + H2O
NH3(aq) + HNO3(aq) → NH4NO3(aq)
Il pH finale dipende sia dalla forza dell’acido e della base, sia dal rapporto con cui essi sono miscelati. Se, come nel caso 1. le quantità in moli di acido e base (entrambe pari a 1,5·10-3 mol) rispettano il rapporto stechiometrico (1 :1) e l’acido e la base sono entrambi forti, il pH finale è 7; poiché tale valore è inferiore di un’unità rispetto a quello del pKa dell’indicatore, prevale la forma HIn dell’indicatore e la soluzione appare incolore. Nel caso 2. le quantità in moli di acido e base (1,5·10-3 mol di acido e 2,0·10-3 mol di base) non rispettano il rapporto stechiometrico (1 :1) e in soluzione rimane un eccesso di base (2,0·10-3 - 1,5·10-3 = 0,5·10-3 mol di KOH) per cui il valore del pH finale è maggiore di 7. Per determinarne il valore si deve prima calcolare la concentrazione molare degli ioni idrossido, [OH-]; poiché KOH è una base forte, cioè completamente dissociata in ioni, la sua quantità in moli corrisponde a quella degli ioni OH-. La [OH-], pertanto, si calcola dividendo la quantità in eccesso di base per il volume complessivo di soluzione (25 mL = 0,025 L); si determina poi il pOH = -log [OH-] e infine il pH = 14 – pOH. Il risultato dei calcoli è pH = 12,3; in questo caso il pH è nettamente superiore al pKa per cui prevale la forma In- dell’indicatore e la soluzione appare di colore rosso. Nel caso 3. si effettua lo stesso ragionamento del caso 2. ma risulta in eccesso l’acido; HNO3 è un acido forte, la sua quantità in eccesso è pari a 0,5·10-3 mol, per cui [H+] = 0,5·10-3 mol / 0,025 L = 0,02 mol/L e pH = -log [H+] = 1,7. Il pH è nettamente inferiore al pKa per cui prevale la forma HIn dell’indicatore e, come nel caso 1., la soluzione appare incolore.