Antonio ha scritto:
Gent.ma prof.ssa, non riesco a svolgere questo problema. Tra poche settimane ho l'esame di chimica!!!!
A 100 ml di una soluzione al 5,0 percento in peso di idrossido di sodio di densità d = 1,05 g/ml vengono effettuate due aggiunte successive di 50 mL ciascuna di una soluzione 2,6 M di acido acetico. Calcolare il pH della soluzione risultante dopo ogni aggiunta.
In attesa di una sua risposta le mando distinti saluti.
Ecco la soluzione del problema:
A partire dalla densità della soluzione calcoliamo prima di tutto la sua massa; da questo valore possiamo poi ricavare la massa dell’idrossido di sodio e il corrispondente numero di moli:
msoluzione = d×V = 1,05 (g/mL)×100 mL = 105 g
mNaOH = 105 g×5,0/100 = 5,3 g
nNaOH = 5,3 g/40,0 (g/mol) = 0,13 mol
Ora dobbiamo calcolare quante moli di acido acetico sono contenute in 50 mL di soluzione 2,6 M:
nCH3COOH = M×V = 2,6 mol/L×0,050 L = 0,13 mol
Quando alla soluzione di NaOH si aggiunge la soluzione di CH3COOH avviene la seguente reazione acido- base:
NaOH(aq) + CH3COOH(aq) → CH3COONa(aq) + H2O(l)
Il numero di moli di acido che si aggiungono con la prima aliquota (0,13 mol) corrisponde a quello di NaOH presente in soluzione (0,13 mol); dalla reazione si formano quindi 0,13 mol di sale, cioè di acetato di sodio. In soluzione acquosa esso è completamente dissociato in ioni sodio e ioni acetato; questi ultimi, in quanto base coniugata di un acido debole, sono in grado di reagire con le molecole di acqua, cioè di dare reazione di idrolisi:
CH3COONa(aq) → CH3COO-(aq) + Na+(aq)
CH3COO- + H2O = CH3COOH + OH-
Dalla reazione si liberano ioni OH- la cui concentrazione approssimata si ricava dalla seguente relazione valida per le basi deboli:
[OH-]2 = Kb×Cb
Sostituendo i valori di Kb dello ione acetato (Kb CH3COO- = Kw/Ka CH3COOH = 10-14/1,8×10-5 = 5,6×10-10) e di concentrazione dello ione acetato (Cb = 0,13 mol/0,150 L = 0,87 mol/L) si ha:
[OH-] = 2,2×10-5 pOH = 4,7 pH = 9,3
Aggiungendo altri 50 mL di acido acetico si forma invece una soluzione tampone costituita da 0,13 mol di acido debole e 0,13 mol della sua base coniugata (ione acetato). La relazione che consente di calcolare la [H+] di un tampone è la seguente:
[H+] = Ka×na/ns
Poiché il numero di moli di acido acetico, na, e il numero di moli di ioni acetato, ns, è lo stesso, il pH della soluzione corrisponde alla pKa dell’acido, cioè:
pH = pKa = 4,7
Tutto chiaro? In bocca al lupo per l’esame!